Progettazione basata su modelli

L'ambiente aziendale odierno è complesso, dinamico e strettamente interdipendente e quindi sfida i limiti degli approcci tradizionali. Per rispondere a questa complessità, a Progettazione basata su modelli sta emergendo un approccio.

Dagli anni '1990, la definizione basata su modello (MBD), una tecnica per documentare semanticamente le informazioni necessarie per produrre, ispezionare parti e assiemi prodotti tramite progettazione assistita da computer (CAD) 3D, non è ancora molto diffusa utilizzare, afferma Dave Martin, ex consulente senior per l'apprendimento presso la società di software PTC. Attualmente, molte società di ingegneria stanno ancora passando i risultati finali ai produttori in disegni 2D accompagnati da informazioni scritte sulla produzione del prodotto (PMI) su dimensioni, tolleranze geometriche e altri parametri essenziali. I produttori sono quindi tenuti a trascrivere manualmente queste informazioni nel loro software.

MBD può invece fornire un pacchetto di dati tecnici standardizzato contenente il modello CAD nel suo formato nativo, una distinta base in formato Microsoft Excel o CSV e altri dati elettronici correlati come note, schemi e documenti di ispezione del primo articolo. Inoltre, i risultati finali di MBD includono piani di annotazione per definire il posizionamento e l'orientamento dei dettagli da posizionare nel modello, annotazioni 3D contenenti PMI e stati di combinazione per organizzare le annotazioni 3D per motivi di chiarezza.

Progettazione basata su modelli (MBD), essenzialmente, riguarda la creazione di ricchezza "Pacchetti di dati tecnici (TDP)" che include modelli 3D e elementi di dati associati che definiscono completamente il prodotto in un modo che possono essere comunicate e utilizzate con successo da tutti i clienti a valle senza la necessità di disegni 2D. La sezione TDP diventa l'unica fonte di verità scambiata con le organizzazioni a valle come qualità, ispezione, produzione, approvvigionamento e altre per interrogare, analizzare, costruire e ispezionare il prodotto.

Fonte di credito:https://www.ptc.com/en/technologies/cad/model-based-definition

Progettazione basata su modelli (come mostrato nell'immagine qui sotto) consente di migliorare l'efficienza:

- Utilizzo di un ambiente di progettazione familiare tra i team di progetto.
- Collegamento diretto dei progetti ai requisiti.
- Integrare i test con il design per identificare e correggere gli errori in perpetuo.
- Algoritmi di affinamento tramite simulazione multidominio.
- Generazione automatica di codice software incorporato.
- Sviluppo e riutilizzo di suite di test.
- Generazione automatica della documentazione.
- Riutilizzo dei progetti per installare sistemi su più processori e target hardware.

Con Progettazione basata su modelli, gli ingegneri utilizzano i modelli come riferimento d'oro che collega ogni parte dei requisiti del processo di sviluppo, progettazione, implementazione e test. Il tempo investito nella creazione di modelli in anticipo consente di risparmiare più tempo in ogni fase successiva del processo di sviluppo attraverso il riutilizzo o la complessità degli elementi di design o l'identificazione errori quando è meno tempo e richiede costi per risolverli.

Fonte di credito: https://www.researchgate.net/publication/259443931_Model_Based_Design_and_HIL_Simulations

Esempio dei vantaggi della progettazione model-based nel settore automobilistico

(ma i vantaggi restano ugualmente validi in settori come quello aeronautico, quello dell'automazione del packaging, e ovunque si debba lavorare con grandi assiemi.)

Aumento della produttività: Tutte le fasi si basano sullo stesso modello matematico; quindi, non è necessario sviluppare schizzi, modelli e prototipi e vari modelli possono essere utilizzati per la simulazione senza aumentare i tempi o i costi di sviluppo.
Tempi e costi di sviluppo ridotti: La progettazione basata su modello è associata alla prototipazione rapida e alla convalida dei modelli e all'automazione della codifica, che accelera notevolmente il processo di sviluppo complessivo. Poiché i test vengono eseguiti in ogni fase, il team di sviluppo può evitare modifiche del prodotto costose e rischiose in un secondo momento.
Capacità di introdurre cambiamenti significativi significativi nel processo di sviluppo: Il flusso di lavoro orientato ai blocchi e la generazione automatica del codice consentono agli ingegneri automobilistici di correggere specifiche errate e sostituire grandi blocchi funzionali anche se il prodotto è in una fase avanzata del ciclo di sviluppo.
Documentazione e implementazione coerenti: Una descrizione del modello diventa la base per la documentazione del sistema, considerevolmente riducendo il costo della documentazione e i relativi errori. Poiché la descrizione del modello è anche la base per il codice reale, la documentazione e l'implementazione sono mantenute coerenti.
Un sistema automobilistico più affidabile sistema di funzionalità nel suo insieme è un punto focale cruciale fin dall'inizio dello sviluppo dei singoli componenti. Inoltre, grandi simulazioni, test precoci e generazione automatica del codice eliminano la possibilità di errori di codice e riducono la necessità di debug nel sistema.
Riutilizzo semplice delle soluzioni: I modelli generati possono essere riutilizzati in varie applicazioni e in diverse condizioni operative. I blocchi di simulazione e le prove del veicolo possono essere salvati in una libreria e riutilizzati anche nel processo di sviluppo di altri modelli.

Fonte di credito:https://medium.com/the-research-nest/

Riteniamo che potrebbe essere utile introdurre e chiarire alcuni altri concetti che sembrano simili ma sono diversi: MBSE: Ingegneria di sistema basata su modelli e MBE: impresa basata su modelli (MBE)

Ingegneria di sistema basata su modelli (MBSE) è un iniziativa di ingegneria dei sistemi creare un modello digitale di un sistema utilizzato da tutto il controllo tecnico e da altre organizzazioni funzionali all'interno di un'azienda.
Model-Based Enterprise (MBE) è un iniziativa a livello aziendale per aumentare i modelli 3D con informazioni aggiuntive per crearne di nuovi risultati della documentazione oltre l'ingegneria.

Ingegneria dei sistemi basati su modelli (MBSE)

Ingegneria dei sistemi basati su modelli (MBSE) è una metodologia di ingegneria dei sistemi che si concentra sulla creazione e sullo sfruttamento di modelli di dominio come mezzo principale di scambio di informazioni tra ingegneri, piuttosto che sullo scambio di informazioni basato su documenti.

MBSE è generalmente definito come un'applicazione formalizzata della modellazione per supportare i requisiti di sistema, le attività di progettazione, analisi, verifica e convalida che iniziano nella fase di progettazione concettuale e continuano durante le fasi di sviluppo e successive fasi del ciclo di vita

Fonte di credito: https://www.plm.automation.siemens.com/global/en/our-story/glossary/what-is-model-based-systems-engineering/28573

Impresa basata su modelli (MBE)

L'impresa basata su modelli (MBE) è una strategia ingegneristica che mira a chiarire l'intento progettuale durante il processo di produzione utilizzando una definizione basata su modello 3D (MBD) che include tutte le informazioni sul prodotto e sulla produzione (PMI) associate alla produzione del prodotto. L'obiettivo di MBE è migliorare l'efficienza, produrre prodotti di migliore qualità e ridurre i costi.

Quali sono le differenze?

Quindi, come puoi vedere, queste tre serie significative di iniziative sono ciascuna rilevante per un diverso dominio ingegneristico: meccanico, di sistema e sistemi embedded. Ma la differenza più fondamentale è molto più profonda di quella. Uno si concentra sulla documentazione rilasciata dall'ingegneria (MBD e MBE). Un altro fornisce un'unica definizione univoca del progetto per il coordinamento ingegneristico (MBSE).

Conclusione MBD

Il design basato su modello contribuisce a rilasci più rapidi, a una maggiore innovazione e a una migliore affidabilità dei sistemi embedded automobilistici. Dimostra vantaggi eccezionali e diventa più comune nell'industria automobilistica. Anche gli strumenti per la modellazione software e la simulazione progrediscono migliorando continuamente la rappresentazione dei sistemi automobilistici. Tale interconnessione renderà sicuramente un design basato su modelli ancora più potente, estromettendo la metodologia tradizionale dal panorama automobilistico.

Convergence Consulting ritiene che l'avvento della progettazione basata su modello 3D (MBD) integrata con la tecnologia di produzione possa offrire sostanziali vantaggi in termini di produttività rispetto all'uso dei tradizionali disegni tecnici 2D per guidare la produzione.

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