Современные методы моделирования современных проектов

Проектирование с использованием моделирования: как это работает?

Чтобы реализовать весь потенциал проектирования на основе моделирования, о котором мы рассказывали в предыдущем посте, нужно быть готовым к серьезным переменам. Современные рабочие станции, оснащенные новейшими аппаратными средствами, могут быстрее просчитывать сложные модели. Однако реальное преимущество заключается не только в простом ускорении, но и в качественно новом уровне моделирования. Его можно с выгодой применять в процессах проектирования, получив важное преимущество, ведь продукция становится все сложнее, а конкуренция растет. С помощью моделирования компании могут идентифицировать и решать более сложные, многоэтапные задачи, а также анализировать больше идей.

Моделирование станет отличным инструментом исследования для любых проектов: оно позволит изучать и перебирать множество разных вариантов и в результате создавать более инновационные продукты. Благодаря мощности современных рабочих станций и вычислительных кластеров инженеры смогут также применять высокоточное моделирование всех аспектов и деталей дизайна в жизненном цикле продукта.

Ранее такой подход поддерживался только средами HPC. Теперь же инженеры способны быстро выполнить очередную итерацию проекта и определить, как изменения влияют на достижение ключевых целей. Посмотрим, как это происходит на практике. Значительную часть необходимой для подготовки этого материала информации предоставили наши партнеры из компании COMSOL – производителя программных решений для численного моделирования.

Пример 1: Cypress Semiconductor

В компании Cypress Semiconductor, ведущем производителе сенсорных и встраиваемых систем, инженеры традиционно использовали ПО COMSOL Multiphysics для различных исследовательских и проектных инициатив/ Моделированием при этом занимался исключительно отдел R&D, а другие группы сотрудников, участвующие в разработке продукта, в том числе отдел поддержки клиентов, не пользовались преимуществами виртуального прототипирования.

Тем не менее, именно этот отдел служит ключевым каналом коммуникаций с клиентами Cypress Semiconductor – компании, чьи сенсорные экраны широко применяются в смартфонах, бытовой и автомобильной технике. После внедрения современных рабочих станций и новой версии ПО в организации стали использовать Среду разработки приложений (Application Builder) от COMSOL, которая позволила оптимизировать процесс проектирования сенсорных экранов.

Cypress Semiconductor стала использовать приложение, сделанное с помощью COMSOL Application Builder для оптимизации процессов создания сенсорных экранов.

Используя Среду разработки приложений и COMSOL Server (продукт для их запуска через интернет), инженеры разных подразделений разрабатывают конечный дизайн устройств в приложениях, специально созданных отделом R&D. Это позволяет службе поддержки тоже принимать участие в моделировании, но с теми настройками, которые показывают лишь необходимые параметры модели.

Одно из таких приложений было разработано для проектирования сенсорных емкостных датчиков. Пользователи могут изменять в нем параметры – от места расположения пальца до толщины различных слоев в датчике, но у них нет доступа ко всей модели. Приложение рассчитывает матрицы ёмкости, являющиеся важной характеристикой конструкции сенсора, а также отображает распределение напряжения. В пользовательском интерфейсе есть выпадающий список, в котором можно легко выбрать решение, соответствующее различным настройкам датчиков.

Что получается в итоге? Cypress Semiconductor не только формирует общую модель сенсорного экрана для потребительских товаров, но и создает приложения для широкого спектра продуктов, чтобы пользователи сами могли настраивать нужные параметры. Благодаря новому ПО для моделирования сотрудники отдела поддержки могут легко обновлять параметры модели, не вдаваясь в сложности моделирования и не ожидая помощи от инженеров отдела R&D. Теперь проекты фактически можно реализовывать на индивидуальной основе, а это позволяет разработчикам более гибко реагировать на потребности клиентов.

Компания создает множество различных приложений для разных типов сенсорных экранов. Таким образом, ее отдел поддержки легко и быстро решает сложные вопросы и предоставляет отличный сервис.

Пример 2: Arkansas Power Electronics International

Производитель электроники, компания Arkansas Power Electronics International (APEI), использует ПО Среду разработки приложений от COMSOL, чтобы расширить доступ пользователей к возможностям моделирования и ускорить процесс проектирования. Раньше инженерная группа была «узким местом» в моделировании, поскольку в первую очередь отвечала за создание и запуск моделей – причем даже тех, которые запрашивали другие коллеги.

Сегодня инженеры компании разрабатывают приложения, позволяющие коллегам самостоятельно, без длительного обучения, проводить исследования с помощью моделирования. Одно из приложений, созданных с помощью Application Builder, помогает в расчетах тока плавкого предохранителя и допустимой токовой нагрузки для соединений полупроводниковых устройств.

В приложении APEI любой пользователь может выбрать соответствующие значения для диаметра проводника, геометрии дуги и количества проводников, чтобы определить максимальный ток до начала перегрева.

Ранее специалист по моделированию должен был создать модель, чтобы проанализировать повышение температуры в различных условиях. Теперь приложение использует параметрический метод: пользователь видит, как количество проводников влияет на пиковую температуру при заданном токе. Если прежде эксперты вынуждены были искать значения в таблицах, то теперь эти таблицы встроены в ПО COMSOL Multiphysics.

Нужно отметить, что результаты стали более точными, поскольку информация, представленная в приложении, генерируется для каждого конкретного случая. Теперь компания планирует расширить число приложений для моделирования, созданных в Среде разработки приложений – в том числе для расчета тепловых характеристик сборки, конструкции индуктора и трансформатора, а также для анализа макета.

Пример 3: Manufacturing Technology Centre

Производственный технологический центр (Manufacturing Technology Centre, MTC) специализируется на инновациях и продвижении передовых методов проектирования изделий. Его задача состоит в том, чтобы преодолеть разрыв между концепциями и коммерческой версией продукта.

Один из последних проектов MTC оценивает потенциал технологии производства присадок под названием Shaped Metal Deposition (SMD). Эта технология обещает преимущества по сравнению с производством присадок на основе порошков и с использованием нескольких материалов в одной и той же детали.

GUI ПО COMSOL для построения расчетных моделей.

Во время разработки стало ясно, что тепловое расширение, возникающее в результате этого метода, иногда приводит к незапланированным результатам. С помощью Application Builder сотрудники MTC создали приложение для моделирования, которое применяет термомеханический анализ. Оно позволяет прогнозировать остаточные термические напряжения и деформацию в результате термических циклов SMD.

Приложение Shaped Metal Deposition (SMD) создано с помощью Среды разработки приложений в COMSOL Multiphysics. Оно позволяет вычислять остаточные напряжения, создаваемые во время производственного процесса, и прогнозировать отклонения в параметрах детали.

Это приложение помогает определять, позволят ли процессы осаждения создавать детали, соответствующие установленным допускам. Пользователи без опыта моделирования могут легко экспериментировать с геометрией, источниками тепла, траекториями осаждения и материалами, не разбираясь в сложностях построения модели.

Как внедрить моделирование в компании, которая занимается проектированием?

Программное обеспечение для «массового моделирования» не только появилось на рынке, но и стало вполне доступным. Это означает, что теперь высокопроизводительные рабочие процессы проектирования может реализовывать самый широкий круг организаций. Осталось направить работу в нужное русло – внедрить технологический процесс проектирования, основанный на моделировании.

Моделирование – мощный инструмент. Оно может быть преобразующим, если лишено узких мест и доступно всем пользователями, участвующим в проектировании. С помощью обновленного программного обеспечения и более мощных рабочих станций компании «демократизируют» моделирование и вносят в свои проектные рабочие процессы дух коллективной деятельности. Но на этом пути потребуются важные шаги:

Шаг 1. Просветите руководство и пользователей. Объясните преимущества нового рабочего процесса, основанного на моделировании, покажите, каких результатов можно достичь при коллективной работе. В качестве примера приведите кейс, демонстрирующий, как новый рабочий процесс будет способствовать инновациям и гибкости проектирования.

Шаг 2. Представьте результаты. Демонстрируя простоту использования ПО для моделирования и противопоставляя его традиционным рабочим процессам, вы можете заручиться поддержкой пользователей. Это поможет внести необходимые изменения в текущий стиль совместной работы.

Шаг 3. Рассчитайте окупаемость инвестиций. Для принятия решения руководству нужны конкретные цифры. Чтобы убедить его, необходимо оценить эффект от использования современного оборудования и внедрения специализированных приложений для моделирования.

Помимо стоимости аппаратного и программного обеспечения, в расчет стоит добавить предполагаемую экономию времени сотрудников отдела R&D. Согласно нашим исследованиям, моделирование способно ускорить работу пользователей в шесть раз, соответственно, вам нужно умножить среднюю зарплату каждого участника рабочего процесса на 6: так вы легко просчитаете будущую экономию.

Между тем, увеличение скорости моделирования не учитывает экономии за счет внедрения распределенных управляемых рабочих процессов. Можно подсчитать экономию времени, устраняя повторяющиеся задачи анализа в нескольких подразделениях. А поскольку большее число сотрудников будет параллельно выполнять больше задач моделирования, ускорится возврат инвестиций и сократится время выхода на рынок. Компания получит конкурентное преимущество в бизнесе.

Шаг 4. Заручитесь поддержкой руководства. Пусть оно возглавит усилия по управлению изменениями. С помощью руководства можно оценить, готова ли компания к оптимизации рабочих процессов на основе моделирования, и пора ли внедрять моделирование «в массы».

Это приложение создано с COMSOL Application Builder. Оно позволяет определить характеристики излучения круговой рупорной антенны, чтобы улучшить их за счет изменения геометрии.

И в заключение – конфигурации компьютера и сравнение производительности вычислений на примере моделей акустических систем различной сложности для салона автомобиля:

Сегодня создано более 800 примеров моделей и приложений COMSOL Multiphysics, которые применяются в самых различных областях, включая электрические, механические, гидродинамические и химические дисциплины. А современные рабочие станции подойдут для самых сложных сред многопоточных/многозадачных приложений, требующих высокопроизводительных вычислений – в том числе приложений для проектирования, создания цифрового содержимого 3D и научных расчетов.

Источник

6.6 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОРГАНИЗАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЕКТОВ

Это было обусловлено тем, что именно административные, вертикальные связи являлись основными с точки зрения управления организацией, административные процессы представляли собой основную деятельность по управлению организацией. В общем вертикальное измерение являлось определяющим принципиальный облик организации. Такое явление сопровождалось домннацией вертикальных, административных организационных структур, которые использовались в том числе и для реализации проектов.

ТРАДИЦИОННЫЕ В последние 10 лет как за рубежом, так и в Рос-

ИНСТРУМЕНТЫ сии не менее важным фактором стала горизонталь

ная интеграция деятельности хозяйствующих субъектов. Наиболее актуальной стала оптимальная организация горизонтальных связей, которые стало необходимым отражать на соответствующих моделях организационных структур. Для моделирования и изображения горизонтальных связей используется огромное количество графических инструментов: ?

Дополнительное изображение горизонтальных связей в классической иерархической организационной структуре (см. рис. 6.6.2), ?

Матрицы ответственности (на рис. 6.6.3 представлена одна из модификаций матрицы ответственности — матрица разделения административных задач управления). ?

Схемы организации технологических и управленческих процессов (см. рис. 6.6.4). ?

Сетевые матрицы (см. рис.6.6.5) и многое другое.

Следует отметить, что все приведенные выше инструменты отражают только лишь отдельные аспекты деятельности организации п позволяют интегрировать всего лишь два аспекта — горизонтальные и вертикальные связи.

СОВРЕМЕННЫЙ Для полноценного организационного проектпрова-

ИНСТРУМЕНТАРИЙ ния также необходимы средства создания стоимостных моделей и инструменты динамического моде- лирования.

В настоящее время требования к оптимальным организационным структурам становятся все более сложными и комплексными, что вызывает появление все более совершенных инструментов многоаспектного автоматизированного проектирования и моделирования организаций, позволяющих создавать проекты организаций, включающие п административные связи, и горизонтальные процессы, и информационную систему, и структуру целей н задач, п производственно-технологическую инфраструктуру, и социально-психологические аспекты организации, и финансово-экономические показатели деятельности организации и управления ею.

Эффективность структуры управления зависит не столько от рационального ертикального или горизонтального разделения труда, но в большей степени от топ истемы коммуникаций, которая закладывается в эту структуру. Система коммунн- ации определяется также множеством составляющих — потоки и структура дан-

Рис. 6.6.1. Традиционная модель организационной структуры

190 ? ЧАСТЬ 2. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА

Служба внешней структуры

Глава 6. Организация структуры управления проектами ? 191

Матрщаразде/книяадмжистра пеньи. задач \проал-^ in Котой ни Угррткснные Л1В«в1Ш14 ГОШ . м м м по)/» т м м З.З.Оргаипииляпсоиэып« лжвпй твш Г4 м м м пт» те-». 7 Рис. 6.6.3. Фрагмент матрицы разделения административных задач управления:

! — участие в принятии коллегиального решения с правом решающего голоса;

Р — участие в принятии коллегиального решения;

Я — единоличное принятие решения.

П — планирование выполнения задачи;

О — организация выполнения ладами;

X — координация выполнения задачи,

А — активизация выполнения задачи;

К — контроль выполнения задачи;

М — подготовка материалов, необходимых для решения ладами;

Т — выполнение задачи.

ных, программное обеспечение, аппаратное обеспечение, схема бизнес-процессов, Интернет, телефония и другие средства связи, планы помещений, обустройство рабочих мест. Все это требует согласованного проектирования, анализа и внедрения.

Основным инструментарием, используемым для этих целен, являются интегральные автоматизированные методологии, носителями которых являются программные продукты, классификация которых представлена в Приложении 1 к настоящей главе. Упрощенный пример организационного проектирования с использованием программных средств представлен далее. I

IpiiMrp, Организационное проектирование с использованием VLsio2000

Программное средство Visio2000° не является готовым инструментом для организационного проектирования, но позволяет иа своей базе создавать достаточно мощные бизнес-приложения инструментального характера. Для этого обычно используют заложенные возможности управления сложным поведением графических объектов с помощью таблиц свойств этих объектов (ShapeSheets), а также встроенного языка программирования Visual Basic for Application.

Рис. 6.6.5.Фрагмент сетевой матрицы

Рнс. 6.6.4. Пример схемы организации процесс

Кроме этого, большим преимуществом Visio2000® является его доступность на российском рынке программного обеспечения.

Работа в бизнес-приложении Visio2000® может иметь следующую последовательность: гп помощью специальных встроенных графических средств создаются модели внешне- паб^г!^ЖеНИЯ пРоекта> которые информационно связаны с программным пакетом Excel, об- этывающем вводимые данные, и с пакетом Access, хранящем всю совокупность данных, npiiit использованием Excel проводится моделирование внешней среды и принимаются nrvrJ™11*1 ° 5елях и стРатегии проекта. Структура целей проекта представляется в виде соответствующей модели в Visio2000®. у к

) В Visio2000® моделируется система взаимоотношений участников проекта, модаи « Основе предыдущих шагов создается модель организационной структуры, которую ниа ирять 33 класть управления персоналом (см. рис. 6.6.6), в область моделнрова-

(см п^еСд\™’лврис’ в область моделирования информационной системы V

с. о.о.о,». Visio2000 также позволяет включать в единую организационную модель

|_Рис. 6.6,7. Модель организационной структуры и бизиес-процессов

Ра?ПРеделения и УстР°йства оргтехники, планы помещений и обустройства рабочих гое другое^° мздели попроцессного учета затрат или расчета заработной платы и мно-

и Ж Рг^о^?а2!!Ял!!10лелей б№ес-процеССов в УЫо2000® с программными пакетами ОиЙоок т. е тэт« Л».позволяют реально управлять организацией посредством созданных моделей, д ть решения на уровне корпоративных информационных систем.

КОММУНИСТ™ ^ 0РганизаЧИс|НН0и структуры, бизнес-процессов и системы 1СЖе активно используются программные средства класса ГЛЯВР ’ кРаткое описание которых представлено в Приложении 2 к настоящей

Источник