Mathcad: lo standard del settore

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1 7 Mathcad Mathcad, il software per calcoli di progettazione di PTC, è molto utilizzato nelle organizzazioni di sviluppo prodotto di ogni dimensione e settore in quanto combina funzioni affidabili con una straordinaria interfaccia di facile utilizzo. Inoltre, integra tutta la potenza della notazione matematica naturale. Gli ingegneri progettisti utilizzano Mathcad come una whiteboard elettronica, scrivendo formule e testo ovunque sullo schermo. Mathcad verifica la presenza di errori di calcolo, esegue conversioni di unità e, quando richiesto, fornisce calcoli potenti che vanno dalla gestione in tempo reale di alto livello di valori numerici e simbolici alla gestione di vettori e matrici e alla risoluzione di equazioni differenziali. Mathcad offre molte altre funzionalità che si rivelano estremamente utili per i progettisti e gli ingegneri. Può consentire la visualizzazione in una serie di formati matematici, esegue operazioni matematiche conformi agli standard IEEE. Fornisce inoltre una gamma completa di librerie specialistiche per applicazioni di progettazione meccanica, elettrica e civile e offre le estensioni per l analisi dei dati, l elaborazione dei segnali e altre discipline. Mathcad è compatibile con una serie di applicazioni CAD e CAE, oltre che con altre applicazioni software per calcoli di progettazione. Quando utilizzato con strumenti CAD 3D, Mathcad può impiegare l integrazione bidirezionale per associare i valori Mathcad ai parametri nel modello CAD e aggiornare automaticamente i calcoli in caso di variazione dei parametri. Fattore ancora più importante, Mathcad è di facile utilizzo e non nasconde i calcoli al progettista, diversamente da altri tipi di software di calcolo basati su fogli di calcolo o processori black box.

2 Mathcad: lo standard del settore Mathcad, standard globale per i calcoli di ingegneria, oggi rappresenta la scelta preferenziale di oltre ingegneri in tutto il mondo. Attraverso l uso dell interfaccia intuitiva simile a una lavagna bianca, gli ingegneri possono associare testo, matematica attiva e grafica in un singolo foglio di lavoro. Mathcad offre una serie esclusiva di funzionalità di calcolo, incluse più di 400 funzioni incorporate e gestione automatizzata delle unità. Mathcad presenta un ambiente di progettazione di tipo lavagna bianca estremamente intuitivo che consente agli ingegneri di risolvere rapidamente, documentare e condividere complessi calcoli di ingegneria, tra cui requisiti del prodotto, dati strategici, metodi, equazioni e presupposti. A differenza di uno strumento di programmazione o di un foglio di calcolo, l interfaccia di Mathcad accetta e visualizza la notazione matematica naturale utilizzando sequenze di tasti o clic su palette di menu, evitando l uso della programmazione. Poiché i fogli di lavoro contengono calcoli attivi, una singola sequenza di tasti che modifica un input o un equazione restituisce immediatamente un risultato aggiornato. La modifica istantanea di una variabile ricalcola la risposta o ridisegna qualsiasi grafico 2D o 3D, eliminando qualsiasi lavoro di ricalcolo manuale. I calcoli e i risultati vengono documentati in fogli di lavoro riutilizzabili che possono essere salvati o convertiti in diversi formati, tra cui MS Word, PDF, HTML e XML. Questi formati flessibili consentono agli ingegneri di condividere la progettazione completamente documentata, inclusi il concetto e l implementazione, non soltanto il codice. Il formato XML e il supporto di interfacce standard semplificano la condivisione di fogli di lavoro, metodi o valori con altri utenti e sistemi, comprese applicazioni di gestione documentale, programmi CAD (Computer Aided Design) e soluzioni PDM (Product Data Management). Una migliore soluzione di calcolo di ingegneria La famiglia di prodotti Mathcad di PTC fornisce una soluzione molto più efficiente per la risoluzione e la documentazione dei calcoli di ingegneria rispetto ai metodi tradizionali. Attraverso l integrazione di testo, matematica attiva e grafica in un singolo ambiente, Mathcad offre una soluzione esclusiva che: Automatizza il processo Risolve e documenta simultaneamente i calcoli - I calcoli attivi sono presenti nel documento - Tutte le equazioni, il testo, i grafi ci e i dati vengono catturati nello stesso foglio di lavoro - La matematica numerica e simbolica integrata mostra sia il ragionamento alla base della progettazione che i risultati Offre gestione intelligente e automatica delle unità Produce calcoli di ingegneria ripetibili e verificabili - standard e proprietari - che possono essere sottoposti a iterazione, condivisi e riutilizzati Comunica la conoscenza della progettazione I calcoli, espressi in notazione matematica standard, possono essere letti e compresi da altri senza difficoltà Il formato XML consente la pubblicazione automatica nei documenti a valle Garantisce la tracciabilità La chiara documentazione di tutti i metodi, le equazioni e i presupposti consente la tracciabilità tra: - Calcoli e geometria della progettazione - Geometria della progettazione e requisiti dei clienti 2

3 Librerie ed Extension Pack di Mathcad Librerie di progettazione tecnica di Mathcad PTC offre esaurienti librerie matematiche ricche di contenuti he contengono diversi manuali di riferimento forniti sotto forma di libri interattivi. Le librerie specifi che delle discipline di progettazione tecnica sono riportate di seguito. Mathcad Civil Engineering Library Combina l opera enciclopedica Roark s Formulas for Stress and Strain con modelli di progettazione strutturale facilmente adattabili ed esempi di problemi relativi alla progettazione termica. Mathcad Electrical Engineering Library Fornisce centinaia di procedure di calcolo standard, formule e tabelle di riferimento per ingegneri elettrici. Mathcad Mechanical Engineering Library Combina l opera enciclopedica Roark s Formulas for Stress and Strain con i calcoli facilmente adattabili di un manuale di riferimento McGraw-Hill classico, insieme a un introduzione interattiva al metodo degli elementi finiti. Extension Pack di Mathcad Per estendere le capacità di Mathcad a discipline specifi che, PTC offre quattro Extension Pack: Mathcad Data Analysis Extension Pack Consente agli ingegneri di importare, manipolare e analizzare serie e relazioni di dati in Mathcad. Mathcad Signal Processing Extension Pack Offre oltre 70 funzioni incorporate di elaborazione dei segnali, aggiungendo estese funzionalità di visualizzazione, analisi ed elaborazione dei segnali analogici e digitali. Mathcad Image Processing Extension Pack Esegue algoritmi di smoothing, crisping, rilevamento dei bordi, dilatazione ed erosione su immagini a colori e in scala di grigi, utili tra l altro in medicina, astronomia, meteorologia, geofisica, geologia, scienze forensi e radar. Mathcad Wavelets Extension Pack Favorisce un nuovo approccio all analisi di immagini e segnali, all analisi di serie temporali, alla stima statistica dei segnali, all analisi della compressione dati e ai metodi numerici speciali. Gli ingegneri possono creare un numero quasi illimitato di funzioni in grado di duplicare qualsiasi ambiente naturale o astratto. È particolarmente utile quando è necessario comprimere estese quantità di dati, come nel caso dell identificazione delle impronte digitali o nella codifica di una risonanza magnetica. 3

4 Dove comincia l eccellenza ingegneristica L eccellenza ingegneristica riveste un importanza primaria per un ampia gamma di organizzazioni in un gran numero di settori: aerospaziale, automobilistico, farmaceutico e molti altri ancora. Nella progettazione di prodotto, eccellenza ingegneristica significa creare la progettazione migliore nel minor tempo possibile. Accelera notevolmente la commercializzazione dei prodotti, migliora la qualità e stimola la costante innovazione che consente di battere la concorrenza. I calcoli di progettazione si stanno rivelando utili, e spesso necessari, in tutte le fasi del ciclo di progettazione, dalla pianificazione concettuale alla produzione. Di seguito sono forniti alcuni esempi: Pianificazione concettuale Questa è la fase in cui una misurazione o una convalida precoce consente un risparmio di tempo rispondendo a domande di primo livello relative alla forma e all aspetto di base. Per creare un unità di refrigerazione, ad esempio, il progettista CAD può utilizzare il software per calcoli di progettazione per capire se i tubi si adatteranno alla carcassa del frigorifero. Analogamente, un progettista di telefoni cellulari può controllare l aspetto di base della scheda a circuito stampato, dell altoparlante o del microfono. I fogli di lavoro del software per calcoli di progettazione Mathcad combinano i diagrammi e la notazione matematica naturale, permettendo agli ingegneri di documentare completamente un calcolo. Definizione dei requisiti Questa fase richiede una riunione del team di progetto a cui partecipano l ingegnere progettista, gli addetti allo sviluppo del business o del marketing, il project manager e altri dipendenti dell azienda - e spesso potrebbe prevedere il coinvolgimento anche del cliente tramite video-conferenza. L ingegnere può utilizzare il software per calcoli di progettazione per svolgere calcoli matematici su un blocco note virtuale per esaminare le alternative che potrebbero emergere nel corso della riunione. Pertanto, l esecuzione di calcoli matematici immediati consente all ingegnere di trarre vantaggio dalla spontaneità con la quale, nel corso della riunione, i partecipanti sollevano e risolvono questioni importanti. E, dato che questi calcoli importanti vengono salvati per poter essere rivisti in un secondo momento, il progettista può procedere avendo la certezza che tutte le persone coinvolte comprendano appieno sia le questioni sollevate che le soluzioni concordate. Modellazione di progetti L ingegnere progettista avvia questa fase ricercando le parti o gli assiemi precedenti che possono essere riutilizzati. Anche in questo caso, nella creazione di un ammortizzatore, il progettista può recuperare il modello di generazione corrente dalla libreria CAD, oltre che gli eventuali assali e gli altri assiemi che utilizzano quell ammortizzatore. Se i file contengono calcoli di progettazione, è molto probabile che il progettista risparmierà tempo prezioso raggiungendo una precisa comprensione delle condizioni - e dei compromessi - inerenti il lavoro del progettista originale. Analisi Il software per calcoli di progettazione può rivelarsi estremamente utile per il supporto di preprocesso e postprocesso dello strumento di analisi agli elementi fi niti (FEA) standard del settore e di altri strumenti. Come preprocessore, il software per calcoli di progettazione semplifi ca la misurazione e la verifi ca di base dei presupposti di primo livello, facendo chiarezza sul problema presentato all applicazione di analisi. Ciò consente all ingegnere di risparmiare il tempo altrimenti necessario per lo svolgimento di un progetto di analisi non appropriato; una simulazione FEA 4

5 completa può richiedere diverse ore e, di conseguenza, è consigliabile renderla il più significativa possibile. Come strumento per il postprocesso, il software per calcoli di progettazione consente al progettista di svolgere il sanity check dei risultati dell analisi tramite l esecuzione di test semplificati che forniranno numeri compresi nello stesso intervallo degli output FEA. Ad esempio, per svolgere il sanity check del test di sollecitazione dell ammortizzatore, il progettista può utilizzare il software per calcoli di progettazione per posizionare un riquadro virtuale attorno all ammortizzatore e quindi inserirvi un carico. In realtà, sebbene il software per i calcoli di progettazione non sia in grado di eseguire lo stesso test delle deformazioni dello strumento FEA, fornisce comunque dei risultati tramite il riquadro applicato che dovrebbero rientrare nell intervallo dei test FEA. Garanzia e controllo della qualità Prima di trasmettere il modello alla produzione, il progettista può utilizzare il software per calcoli di progettazione per controllare che il prodotto soddisfi le specifiche di produzione. Tali specifiche possono andare dai requisiti di tolleranza ai parametri di sicurezza e/o Six Sigma. Ricordiamo che il software non eseguirà test approfonditi, ma riuscirà a rispondere a semplici istruzioni condizionali in pochissimi secondi: Il modello soddisfa questo requisito di sicurezza? oppure Soddisfa il requisito Six Sigma?. È probabile che il modello superi questi semplici test, ma se viene generato un fl ag, il progettista - e l intera organizzazione - riceverà dei vantaggi maggiori di quelli che avrebbe ottenuto se avesse trasmesso il modello direttamente alla produzione, dove la risoluzione di un piccolo problema diventa molto costosa e può compromettere i piani di consegna. Comprensione del Modello In ogni fase del processo di sviluppo prodotto, Mathcad consente a tutte le parti coinvolte - il progettista, il team di sviluppo prodotto, gli ingegneri che si occupano dei test e il personale della produzione - di ottenere una comprensione anticipata del comportamento finale del modello - come si adatterà e funzionerà una volta prodotto e consegnato. Ciò garantisce notevoli vantaggi in numerosi modi: Promuove il riutilizzo dei progetti e riduce gli scarti generando prodotti fedeli alla finalità del loro progettista e mirati perfettamente ai mercati desiderati; Può velocizzare i tempi di sviluppo prodotto eliminando progetti onerosi, test ridondanti o altri processi; Può rivelare, oltre che risolvere, i problemi fin dalle fasi iniziali del ciclo di progettazione dei prodotti affinché non comportino interruzioni e non si rivelino costosi più avanti nel ciclo; Inoltre, può consentire di definire un ciclo di feedback continuo per la finalità di progettazione e il trasferimento delle conoscenze che apporteranno vantaggi ai progettisti e ai progetti futuri. L integrazione bidirezionale consente alle quote e ai parametri del modello Pro/ENGINEER di guidare l analisi Mathcad. I risultati di questi calcoli tornano a Pro/ENGINEER per l aggiornamento della geometria del modello. 5

6 Mathcad: Progettazione Tecnica per ogni set- Unità e Sistemi di Misura Possibilità di applicare unità di misura ai calcoli in diversi sistemi. Pubblicazione e Protezione Capacità di "nascondere" e proteggere con relativa password testi e formule, evitando errate manipolazioni dei documenti Standard di Documentazione Mathcad è una prodotto adatto per la stesura di progetti tecnici, seguendo le direttive ed i formati aziendali. Motivi per cui aziende adottano Mathcad come standard Mathcad è la prima e unica soluzione di calcolo di ingegneria che risolve e documenta simultaneamente i calcoli di ingegneria e, al contempo, riduce drasticamente il rischio di errori costosi. Mathcad consente agli ingegneri di progettare, risolvere e documentare il loro lavoro, in un formato comprensibile, da poter condividere e riutilizzare, migliorando in questo modo verifica e convalida, pubblicazione e collaborazione durante l intero processo di sviluppo. Il risultato è uno sviluppo prodotto più rapido, una qualità del prodotto più elevata, semplificazione della conformità alle normative e perfetta integrazione di Mathcad in applicazioni di progettazione esistenti. Nel panorama nazionale delle società di distribuzione software, GMSL si colloca nel settore della ricerca pura, come fornitore di soluzioni per l analisi numerica e grafica. L impegno della società in questo settore è rivolto a fornire al moderno ricercatore una serie di prodotti, ad alto contenuto tecnologico, tali da facilitare il raggiungimento dei propri obbiettivi. Il supporto tecnico e la disponibilità di training sui prodotti offerti, fanno di GMSL una struttura moderna ed all avanguardia nella continua ricerca di strumenti idonei all evoluzione tecnologica. GMSL S.r.l. Via Giovanni XXIII, Nerviano MI

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