Simulace: opakovaně použitelné digitální vybavení pro tvorbu hodnot
Aby bylo možné přizpůsobit návrh podle požadavků a přání zákazníků, je třeba zajistit přístup ke správné kombinaci simulačních nástrojů.
Simulace nahrazuje nákladné a časově náročné fyzické testování. Simulace pomáhá zvýšit důvěru ve virtuální ověřování a verifikaci jakýchkoli koncepcí návrhu. Simulační modely v jádru digitálního dvojčete představují klíčovou roli pro zkrácení fáze návrhu. V kontextu digitálního dvojčete působí simulace jako koordinační prvek fungování ve skutečném a virtuálním prostředí.
Další součástí simulace je prediktivní údržba a hodnocení spolehlivosti. Díky koncepci metodiky 6 Sigma lze prostřednictvím procesů simulace dosáhnout snížení počtu poruch během provozu / využívání služby.
Simulace na úrovni komponentů a digitální dvojče:
Simulace na úrovni komponentů se provádí zejména pro ověření a optimalizaci geometrie a vhodnosti materiálu jakékoli konstrukce a zabývá se fyzikálními veličinami z různých oblastí, jedná se například o mechanické, konstrukční, tepelné, elektrické a elektromagnetické vlastnosti. Například při vývoji jakýchkoli elektrických konektorů nebo nabíjecích konektorů pro elektromobily je důležité zohlednit provedení různých komponentů.
Geometrie a parametry materiálu různých komponentů se mohou lišit, jak je znázorněno na obrázku 01, aby bylo v každé fázi vývoje výrobku možné dosáhnout optimalizace nákladů, hmotnosti, pevnosti, životnosti a výkonu.
Simulaci komponent lze provádět pro ověření namáhání nebo posunu pomocí statické analýzy koncových prvků, jak je znázorněno na obrázku 02.
Při průtoku elektrické energie dochází uvnitř komponentů k vytváření tepla. Pro návrh přenosu tepla prouděním nebo rozptylu tepla je třeba provést tepelné nebo tepelně konstrukční simulace. V pokročilých aplikacích lze simulovat speciální typy povrchové úpravy, které se používají u elektrických kontaktů, aby bylo možné minimalizovat opotřebení dvou kontaktních ploch. Simulace zahrnující vytváření tepla a jeho rozptyl se používá pro odvození parametru snížení výkonu proudového konektoru.
V dnešní vysoce konkurenční době je vedle kvality výrobků dalším klíčovým hlediskem spolehlivost. Simulaci odolnosti a párovacího cyklu lze provádět následným zpracováním numerické simulace pomocí osvědčených empirických modelů z různých oborů. Mechanické poruchy a opotřebení lze například odhadovat pomocí namáhání kontaktů z výsledků koncových prvků. Ztráta elektrického odporu se vypočítává na základě 1D modelování elektrických kontaktů. To je užitečné při sestavování modelu životního cyklu a posuzování spolehlivosti v souvislosti s konkrétními kontakty. Tento digitální model lze společně s provozními údaji (podmínky zatížení, podmínky prostředí, doba provozu atd.) použít jako digitální dvojče pro odhad zbývající funkční životnosti konektoru. Tato speciální a výhodná digitální služba představuje zákazníky velmi vyhledávanou funkci pro zachování jejich výkonnosti.
Kromě klasického využití simulace jsou stále populárnější také přenositelné digitální vybavení v rámci standardního systému digitální obálky komponent výroby (AAS). Zákazníci vyžadují odpovídající modely digitálních dvojčat, které jsou geometrickou, funkční a behaviorální kopií skutečných strojů a dílů.
Závěr
Hlavní silou digitálních dvojčat jsou vysoce věrné simulační modely. Škálovatelná, modulární digitální dvojčata pomáhají všem zúčastněným stranám plnit nezbytné úkoly během celého životního cyklu produktu. Simulace, a tedy i digitální dvojčata, nabývají významu při navrhování, vývoji, výrobě a provozu. V blízké době se bude srovnávat kompatibilita a argumenty pro nebo proti pořízení na základě digitálních dvojčat před skutečným zkoušením fyzických produktů.