BLUE Engineering Via Albenga 98 Rivoli (To) ITALY Danilo LAZZERI Amministratore Delegato Phone Fax

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1 BLUE Engineering Via Albenga 98 Rivoli (To) ITALY Danilo LAZZERI Amministratore Delegato Phone Fax

2 Il Cilea, l Engineering nel settore dell industria e le PMI Le tecniche di calcolo agli Elementi Finiti stanno ormai diventando sempre più parte integrante dello sviluppo dell Engineering di un progetto. Le grandi case costruttrici, ed in questi ultimi anni anche le piccole e medie aziende, ricorrono in maniera sempre più massiccia al FEM come strumento necessario per ottenere prodotti tecnologicamente affidabili, di costo contenuto e più competitivi. Le potenzialità di un calcolo agli Elementi Finiti permettono oggi di prevedere la risposta di una struttura praticamente in qualsiasi tipo di situazione, con indiscutibili vantaggi che vanno dall abbattimento dei costi per la realizzazione di modelli virtuali a fronte di prototipi per prove sperimentali, fino agli enormi risparmi di tempo nelle scelte progettuali. Va comunque detto che la verifica virtuale delle strutture non si vuole assolutamente sostituire alla sperimentazione, ma affiancarsi ad essa per il raggiungimento dell obiettivo finale, che rimane quello di ottimizzare il rapporto qualità/prezzo di un prodotto. Si può sicuramente affermare che oggi le case costruttrici stanno diventando sempre più sensibili a questo tipo di problematica rivolgendosi in misura sempre maggiore ai vantaggi delle tecniche di calcolo numerico, non solo dedicando al FEM risorse interne, ma affidandosi sempre più spesso a società esterne. In questo scenario si colloca ad esempio la Blue Engineering il cui core business è la consulenza/servizio di Calcolo e Simulazione in diversi settori dell ingegneria. In questo scenario, uno degli aspetti più delicati per tali Società è quello di restare al passo con le esigenze dei clienti; questo significa, in altri termini, la necessità di munirsi di infrastrutture hardware/software compatibili con le loro richieste, oltre che investire in risorse umane qualificate ed in grado di coprire praticamente tutti i settori dell ingegneria. Mentre quet ultimo aspetto rimane di fatto prerogativa dell azienda (ed in effetti anche il suo punto reale di forza rispetto alle altre aziende del settore), per quanto riguarda le infrastrutture un ausilio indiscutibile è sicuramente fornito da enti/istituzioni inter-universitarie come il Cilea. La presenza di un servizio come quello offerto dal Cilea consente infatti ad aziende come la nostra di fornire, nella progettazione e nel calcolo, un supporto ben adeguato alle esigenze del cliente ed alle dimensioni delle commesse, senza dover far fronte ogni volta ad investimenti che potrebbero non essere giustificati.

3 In effetti oggi si può affermare che, nello sviluppo di un progetto, ogni problematica ha il suo software più adeguato ed i suoi tempi di calcolo medi, che, come per tutti i prodotti, sono poi imposti dal mercato; a ciò si aggiungono le preferenze dei clienti per un software piuttosto che per un altro e le sue esigenze in termini di costi e tempi. Per restare competitiva, un azienda come la Blue Engineering non può pensare di investire su potenze di calcolo illimitate e su ogni tipo di software da dedicare di volta in volta al cliente o alla problematica in questione. Il servizio offerto dal Cilea, con la messa a disposizione di software commerciale e di hardware particolarmente performante, rappresenta sicuramente una risorsa certa, di costo contenuto e di disponibilità immediata. La nostra esperienza con il Cilea si è sviluppata già da diversi anni; recentemente si è concretizzata nella sua forma migliore durante lo sviluppo di calcoli di crash di vetture complete, in un progetto caratterizzato dalla necessità di risposte in tempi molto ridotti. In figura 1 è riportato il modello FE realizzato per un cliente asiatico ed utilizzato per i calcoli di urto. Si tratta di un modello di circa elementi, completamente allestito, da sottoporre al codice di calcolo RADIOSS. Anche acquistando il software specifico richiesto dal cliente resta il fatto che, sulle attuali piattaforme di calcolo presenti in azienda, i tempi necessari per ottenere una prima simulazione completa del fenomeno d urto possono superare le due settimane. Fig. 1 modello FEM utilizzato per i calcoli di urto

4 Per contro il cliente chiedeva, nell arco di due mesi, indicazioni relativamente a : - Comportamento della struttura in urto frontale - Comportamento della struttura in urto laterale - Verifica della tenuta degli attacchi cintura anteriori - Verifica della tenuta degli attacchi cintura posteriori - Implementazione delle modifiche progettuali sulla base dei risultati del primo loop di calcoli - Secondo loop di calcoli per la verifica delle modifiche apportate Tutto ciò significa almeno una decina di calcoli crash, tutti su modelli analoghi a quello riportato in figura 1. Ad ognuno di questi calcoli si devono aggiungere i tempi necessari per analizzare i risultati ed implementare, nei modelli FEM, le conseguenti modifiche progettuali. A titolo di esempio si riportano i risultati dell urto frontale sulla prima configurazione della vettura: Top View Fig. 2 Urto frontale cedimento della porta lato guida Sistema utilizzato: NEC SX-5 4 CPU Vettoriali 16 MFLOPS di picco

5 Bottom View Fig. 3 Urto frontale cedimento della traversa di meccanica Dalle figure 2 e 3 è immediato desumere l esigenza di grossi interventi strutturali, con particolare riferimento al cedimento della porta lato guida e quindi, come di fatto si è poi verificato, la necessità di più di un secondo loop di calcoli. In effetti, alla luce dei risultati ottenuti anche dal calcolo d urto laterale e dalle verifiche strutturali degli attacchi cintura, sono stati necessari tre loop completi di calcolo prima di fornire al cliente una soluzione progettuale soddisfacente. Sarebbe stato impensabile impegnarsi col cliente in tal senso se per ogni calcolo fosse stato necessario aspettare più di due settimane! D altro canto sarebbe stato altrettanto impensabile, dal punto di vista economico, investire su risorse software e hardware altamente costose per soddisfare le esigenze di un cliente su una commessa di poco più di due mesi! La figura 4 mostra una stima qualitativa dei vantaggi offerti dal ricorso al Cilea in termini di tempi di calcolo e investimenti software/hardware, rispetto ad un ipotetico sviluppo dell attività all interno dell azienda. La riduzione dei tempi di calcolo rispetto all ipotesi di svolgere l attività con le attuali risorse presenti in azienda è di circa il 90%; d altra parte, se si fosse scelto di investire in risorse software/hardware, per poter garantire una risposta adeguata alle richieste del cliente, si sarebbe andati incontro a spese dal 65% al 75% superiori a quelle sostenute per la soluzione Cilea, non giustificabili di fronte alla durata ed alla specificità della commessa.

6 Tempi di calcolo Costi_software Costi_hardware Soluzione Cilea Soluzione Interna all'azienda Fig. 4 Quantificazione dei vantaggi della soluzione offerta dal Cile Il caso in questione si riconduce quindi proprio a quanto accennato in precedenza: la durata della commessa e la richiesta specifica di software non giustificavano ulteriori investimenti, che probabilmente avrebbero potuto tornare utili in futuro, ma che allo stato attuale rappresentavano più un inutile rischio economico. La soluzione offerta dal Cilea è stata a questo punto quasi una scelta automatica. Con costi compatibili con l entità della commessa, è stato possibile rispettare le esigenze del cliente grazie allo sfruttamento ottimale dei servizi offerti, facendo interagire al massimo tra loro i seguenti aspetti del sistema: a) Un Server di calcolo a 4 CPU (NEC SX-5) b) Un codice di calcolo esplicito, con rilascio progressivo e separato dei files dei risultati (RADIOSS) c) La Velocità di trasferimento dati Il primo punto ha consentito una velocità di calcolo adeguata alle dimensioni del modello e ai tempi di risposta richiesti (circa 30 ore di calcolo invece di due settimane) senza aver dovuto necessariamente investire in ulteriori servers di calcolo oltre a quelli già presenti in azienda e che, ad attività ultimata, sarebbero risultati superflui.

7 A questo si aggiunge il vantaggio, non trascurabile, di non aver gravato, in termini di risorse di calcolo, sulle altre attività svolte parallelamente in azienda e quindi, in definitiva, sulle esigenze degli altri clienti. Il secondo ed il terzo punto hanno permesso di controllare rapidamente il procedere del calcolo e la correttezza dei risultati, consentendo una gestione estremamente flessibile ed efficiente delle richieste del cliente. Da questo punto di vista si è trattato in effetti di una positiva verifica dell efficienza del servizio offerto dal Cilea in quanto l aspetto che è stato maggior motivo di riflessione, prima di scegliere il Cilea, riguardava proprio l ingente dimensione dei file da gestire: il timore era quello di vanificare le potenze di calcolo offerte dalle 4 CPU con lunghi tempi di trasferimento e quindi, in definitiva, di non essere in grado di soddisfare le tempistiche richieste dal cliente semplicemente perché i risultati, pur essendo il calcolo ultimato, non risiedevano fisicamente in locale e non potevano in pratica essere visionati. E opportuno ricordare che i calcoli in questione producono files di output dell ordine dei GB. E chiaro quindi che il rilascio progressivo e separato dei files e le velocità di trasferimento diventano due variabili estremamente importanti. Il Cilea ha saputo in definitiva rispondere con i suoi servizi molto positivamente alle esigenze dell azienda, in un test che tra l altro, è forse uno dei più completi che si possono immaginare nell ambito dell Engineering e cioè il crash su vettura allestita, dove concorrono tutti i problemi relativi alla gestione di modelli molto pesanti, tempi di calcolo estremamente lunghi e files di output di ingenti dimensioni. In conclusione, l esperienza di BLUE Engineering nell utilizzo delle risorse CILEA è ampiamente positiva per i seguenti punti : Le risorse HW/SW sono certe e disponibili ( anche se a volte c è una certa preferenza per il mondo universitario) I costi sono contenuti, se paragonati agli investimenti necessari per equipaggiarsi in modo equivalente (1100 ore per 5.150,00 +IVA) Le performances sono sicuramente inarrivabili per una PMI.