Prototipazione Virtuale e Produzione Virtuale

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1 Prototipazione Virtuale e Produzione Virtuale Creare, simulare, verificare, produrre Alessandro Balboni Business Development Manager Progettazione concettuale

2 Prodotto Progettazione e Prototipazione

3 Elementi dell assieme Quanto è importante il PCB? Il 39% del costo del prodotto viene dal PCB assemblato Il 37% del budget di sviluppo è allocato per il PCB assemblato Il 38% del tempo di sviluppo dell intero prodotto è assorbito dal PCB assemblato Valori medi rilevati da Aberdeen Research 2012

4 Problemi, Obiettivi, Soluzioni Time-to-Market Riduzione costi Differenziazione/qualità RIDURRE I TEMPI DI ENTRATA SUL MERCATO RIDURRE I COSTI IN FASE PROGETTUALE INNOVARE PER COMPETERE Virtual Prototyping & Virtual Manufacturing Prototipazione Virtuale Di cosa stiamo parlando? Il Virtual Prototying è una tecnologia relativamente nuova che include l utilizzo della realtà virtuale e altre tecnologie informatiche per creare prototipi digitali Con Virtual Prototyping facciamo riferimento al processo di simulazione dell utente e Gowda et al. Michigan State University del prodotto e della loro interazione nelle diverse fasi della progettazione e all analisi quantitativa delle prestazioni del prodotto. In Song ingegneria et al.university meccanica of è Pennsylvania l idea di rimpiazzare il «mock-up» fisico con prototipi Sofware Antonino e Zackmann - BMW Virtual Prototyping, un sinonimo di Digital Mock-Up Fraunhofer Institute for Computer Graphics

5 Caratteristiche, definizione, componenti Definizione: Caratteristiche: Un Il modello prototipo di una struttura virtuale o di o un «digital apparato mock-up» è una Utilizzato per testare forma, misure, prestazioni e producibilità simulazione Utilizzato per studiare digitale soluzioni di un prodotto fisico che può essere presentata, analizzata e testata relativamente agli aspetti del suo ciclo di vita come Componenti: la progettazione, Un modello CAD 3D l ingegnerizzazione, la manutenzione, lo Un modello dell interazione uomo macchina smaltimento Una serie di modelli come orientati se all analisi fosse modello fisico reale. La creazione ed il test di Strutturale, un prototipo di movimento, virtuale di producibilità è chiamata prototipazione virtuale G. Wang, Dept. Of Mechanical and Ind. Eng., University of Manitoba Prototipazione Virtuale La prototipazione virtuale è un metodo che mescola diverse tecnologie CAD e CAE per sperimentare implementazioni alternative e per validare un progetto prima della sua realizzazione fisica La nostra definizione Creare Simulare Verificare

6 Computer Aided Design Concept - Specifiche Selezione di componenti e riuso Sviluppo Modelli 2D e 3D del prodotto per raffinamenti successivi Sviluppo del Modello Assemblato completo Prodotti e Tecnologie CAD/CAE Schematic Design Routing Signal Integrity Power Integrity HMI GUI Design CAM & Documentation Harness DFX Wiring FPGA 3D Design Thermal Design Analog Simulation RF Design PDM

7 Computer Aided Engineering Analisi dell Integrità del Segnale, Analisi dell Integrità delle Alimentazioni Analisi di stress su componenti e assemblato mediante modellazione ad elementi finiti (FEM); Analisi termica e dei flussi nei fluidi mediante calcolo fluidodinamico (CFD); Dinamica dei Corpi (MBD) e Cinematica; Ottimizzazione del prodotto o del processo. Termica, stress, deformazione, vibrazioni

8 Ma la simulazione costa Aziende che utilizzano simulazione Progetti complessi Progetti semplici 86% dei progetti nel budget giorni - 21 giorni Valori rilevati da Aberdeen Research ,9 milioni dollari Ma quanto costa? Ma quanto guadagno? Un metodo multidisciplinare Per poter parlare di prototipo virtuale occorre considerare il prodotto finito con tutti i suoi componenti Meccanica, Elettronica, Software ed interfaccia Uomo-Macchina (HMI)

9 La Customer Experience Spesso oggi i prodotti nascono da un analisi della Customer Experience* dell utente finale. Da questo concetto nasce la classificazione di diversi livelli di maturità di un azienda manifatturiera Orientata al prodotto: l azienda sviluppa il prodotto migliore e lo offre nel miglior modo possibile. Orientata al mercato: l azienda segmenta il mercato in base ai bisogni dei clienti e offre varianti di prodotto sviluppati per i diversi segmenti Orientata alla «Customer Experience»: si aggiunge ai due stadi precedenti il riconoscimento dell importanza di fornire una esperienza di utilizzo positiva *impatto cumulativo dei diversi punti di contatto dell utilizzatore durante la sua interazione con il prodotto La Human Machine Interface Ottenere la migliore interfaccia utente a partire dall immaginazione del creativo Per arrivare all hardware dal costo più basso nel più breve tempo possibile.

10 Virtualizzazione della produzione Lo scopo della prototipazione è quello di arrivare alla produzione Si può virtualizzare anche la fase di produzione? Riduzione degli steccati fra progettazione e produzione Modello dei dati Modello virtuale della fabbrica Modello del Processo Progettazione NPI Fabbricazione Assemblaggio e Test PROGETTO PCB con DFM Creazione Modello Prodotto e DFM DATI E DOCUMENTAZIONE Virtualizzazione dei controlli all interno dell intero processo di Progettazione e Prototipazione Regole DFM Processo di Fabbricazione DFM Processo di Assemblaggio

11 La Smart Factory Intelligenza artificiale e robotica IoT Cosa c è dietro l angolo Additive manufacturing Realtà Aumentata aggiunta e sovrapposizione di informazioni sulla realtà circostante per una maggiore comprensione della stessa realizzazione di robot e macchine in grado di comunicare con l uomo in modo diretto e naturale, con tempi di programmazione ridotti e di apprendere dal mondo circostante processo di realizzazione di prodotti per aggiunta di strati di materiale e non per asportazione Internet delle cose (Internet of Things): connessione di oggetti e di cose alla rete di Internet con la quale scambiano informazioni e dati

12 Dietro l angolo? Industry 4.0 La quarta rivoluzione industriale 1.0 La tecnologia meccanica azionata dal vapore 2.0 La tecnologia Elettro-meccanica 3.0 La tecnologia Elettronica Digitale 4.0 Le tecnologie ciberfisiche (CPS), IoT, IoS

13 I sei principi della Industry 4.0 Interoperabilità Virtualizzazione Decentralizzazione Risposta real-time Orientamento al servizio Modularità SMART CONNECTED DEVICES SMART FACTORIES Conclusioni La modellazione digitale dei prodotti permette l applicazione di tecnologie sempre più efficaci ed efficienti di prototipazione virtuale Questa è una grande opportunità per le aziende per riduzione costi/tempi e differenziazione La corsa alla virtualizzazione è appena iniziata ma è sostenuta dal grandi tendenze dell industria

14 Che cosa vedremo oggi Tecnologie CAE per la prototipazione virtuale Virtualizzazione del processo di New Product Introduction (NPI) Che cosa vedremo oggi Tecnologie CAE per la prototipazione virtuale Integrità del segnale (High Speed e DDR) Design Rule Checking (SI, EMI) Analisi delle interferenze meccaniche Analisi termica e strutturale del PCB e dell assieme Virtualizzazione del processo di New Product Introduction (NPI) mediante DFM/DFA

15 Strumenti Demo e Cadlog Labs Demo: esempi di analisi del prototipo virtuale Cadlog Lab: i Test Drive delle tecnologie Oggi pomeriggio 5 labs gratuiti per voi Disponibili tutto l anno su prenotazione

16 Demo Esempi di Analisi del Prototipo Virtuale Hyperlynx: una famiglia per l analisi del PCB

17 Analisi Full-Timing Supporto progetti multi scheda Supporto Modelli Avanzati (Spice, S- parameters) Calcolo de-rating Supporto topologia flyby HyperLynx SI DDRx HyperLynx SI GHz HyperLynx High-speed Serial Interface Analysis Supporto tecnologie SERDES Calcolo integrato BER Analisi Fast-Eye Analisi 3D Supporto Modelli Avanzati (Spice, S-parameters, IBIS-AMI)

18 Sistema di Electrical Sign-Off Regole pre-definite e personalizzabili Algoritmo basato sulla grafica Supporto controlli EMI/SI/PI HyperLynx DRC Sistema integrato DFM/DFA Regole personalizzabili e centralizzabili Analisi basata su interfaccia grafica Cross-probing grafico con i principali sistemi EDA Sistema integrato di documentazione Valor NPI

19 PTC Creo PTC Creo PTC Creo offre un insieme di strumenti in grado di supportare l azienda nell intero processo di sviluppo del prodotto CONCEPTUAL DESIGN PRODUZIONE PROGETTAZIONE DETTAGLIATA SIMULAZIONE COMUNICAZIONE PTC Creo Parametric PTC Creo Parametric Strumenti di conceptual design Modellazione di parti e assiemi Creazione e aggiornamento automatici di disegni 2D Gestione di assiemi di grandi dimensioni Progettazione avanzata di superfici Progettazione di lamiere Progettazione dei meccanismi Analisi termica e strutturale Riutilizzo dei progetti esistenti e automazione Progettazione di strutture e saldature Librerie di parti standard Controlli della modellazione in base a best practice Rendering e animazione Importazione ed esportazione di CAD Progettazione di schemi 2D Annotazioni 3D Modellazione flessibile SW CAD 3D parametrico

20 Mentor Graphics FloEFD Software per l analisi termica e fluidodinamica (CFD). FloEFD si integra con i principali sistemi MCAD, quali Creo 3, CATIA V5, NX 14.1 e SolidWorks, permettendo così al progettista di lavorare in un unico ambiente sui propri modelli 3D, senza esportazione della geometria in altri formati. Campi di applicazione: automobilistico, aerospaziale e difesa, biomedico, ferroviario, marino, illuminotecnica e LED PTC Creo Simulate PTC Creo Simulate PTC Creo Simulate è una estensione di PTC Creo Parametric e consente di effettuare analisi strutturali, termiche e delle vibrazioni. E dotato di un insieme completo di funzionalità di analisi agli elementi finiti (FEA) che consente di studiare le prestazioni dei prototipi virtuali 3D prima di creare il primo prototipo fisico.

21 Analisi ciclatura termica Calcolo della risposta ai carichi vibrazionali random L'analisi modale è lo studio del comportamento dinamico di una struttura quando viene sottoposta a vibrazione.

22 Calcolo della risposta ai carichi di shock Fornisce la risposta della struttura in funzione del tempo data una condizione generale di shock. Verifica resistenza a fatica dei componenti elettronici e del PCB Analisi a fatica: provvede informazioni sul danneggiamento a fatica del modello quando soggetto a carichi variabili nel tempo.

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