KỸ THUẬT HỖ TRỢ MÁY TÍNH (CAE) LÀ GÌ?
Kỹ thuật hỗ trợ máy tính (CAE) liên quan đến việc sử dụng phần mềm máy tính để cải thiện thiết kế sản phẩm và giải quyết các vấn đề kỹ thuật cho nhiều ngành công nghiệp. Điều này có thể bao gồm mô phỏng, tối ưu hóa và xác nhận các sản phẩm và quy trình, bao gồm toàn bộ quy trình kỹ thuật từ thiết kế đến thử nghiệm và lập kế hoạch sản xuất (được gọi là sản xuất có sự trợ giúp của máy tính (CAM)).
CAE được sử dụng để vừa thiết kế vừa hỗ trợ quy trình kỹ thuật cho sản phẩm, cho phép thực hiện các thử nghiệm và mô phỏng mà không cần nguyên mẫu vật lý. Các kỹ thuật phân tích mô phỏng CAE được sử dụng thường xuyên nhất bao gồm phân tích phần tử hữu hạn , động lực học chất lỏng tính toán (CFD) , phân tích nhiệt và động lực học nhiều vật thể.
Kết hợp mô phỏng kỹ thuật và tính toán hiệu năng cao giúp tiết kiệm chi phí và thời gian, trong cả quá trình thiết kế và phát triển sản phẩm tổng thể.
Làm thế nào nó hoạt động?
CAE thường bao gồm các bước tiền xử lý, giải quyết và hậu xử lý.
Giai đoạn tiền xử lý là nơi các kỹ sư lập mô hình hệ thống và các đặc tính vật lý của thiết kế cùng với môi trường vận hành dưới dạng các ràng buộc hoặc tải trọng áp dụng. Điều quan trọng là mô hình này kết hợp tất cả các khía cạnh của môi trường mà sản phẩm sẽ tiếp xúc (bao gồm lực, nhiệt độ, v.v.) để thiết lập các mô phỏng kết quả một cách chính xác. Chất lượng của mô phỏng chỉ tốt bằng độ chính xác của các điều kiện biên mà sản phẩm sẽ được tiếp xúc.
Sau đó, mô hình được giải quyết bằng cách sử dụng mô phỏng phù hợp với các điều kiện vật lý và điều kiện liên quan trước khi kết quả được trình bày để xem xét trong quá trình xử lý hậu kỳ.
Mô phỏng hình học phức tạp có thể khó khăn ngay cả với các máy tính hiện đại vì nó đòi hỏi một lượng lớn sức mạnh tính toán được cung cấp bởi cơ sở hạ tầng CNTT tinh vi. Điều này đã được thực hiện dễ dàng hơn với sự ra đời của điện toán đám mây hiệu suất cao cho phép các công ty nhỏ hơn truy cập CAE mà không cần phải mua và bảo trì phần cứng đắt tiền. Sự gián đoạn thị trường này có nghĩa là nhiều công ty có thể tận dụng các mô phỏng kỹ thuật có sự hỗ trợ của máy tính cho các sản phẩm của họ.
Thuận lợi
Một trong những ưu điểm chính của CAE là chỉ mất vài giờ so với vài ngày hoặc thậm chí vài tuần để xây dựng và thử nghiệm các nguyên mẫu vật lý. Tất nhiên, một nguyên mẫu vật lý thường sẽ được yêu cầu tại một số thời điểm, nhưng CAE giảm đáng kể số lượng nguyên mẫu được yêu cầu. Việc sử dụng CAE và yêu cầu giảm sau đó đối với các nguyên mẫu vật lý giúp tiết kiệm chi phí và thời gian phát triển sản phẩm, đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm được cải thiện.
Những lợi thế của CAE bao gồm:
- Tiết kiệm tiền: Sử dụng mô phỏng máy tính để đánh giá thiết kế rẻ hơn so với việc tạo ra một số nguyên mẫu vật lý.
- Tiết kiệm thời gian: Phần mềm thiết kế CAE sẽ tiết kiệm thời gian, cho phép bạn thực hiện các thiết kế hiệu quả hơn nhanh hơn.
- Dễ dàng chỉnh sửa thiết kế: Thực hiện các thay đổi đối với thiết kế nhanh chóng và dễ dàng với CAE, cho phép bạn sửa lỗi và sửa đổi thiết kế của mình, giúp giải quyết vấn đề sớm hơn và giảm chi phí hơn nữa.
- Ít lỗi hơn: Phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) có thể giảm khả năng xảy ra lỗi so với thiết kế thủ công.
- Ít nỗ lực hơn: Việc thiết kế các mô hình khác nhau bằng CAE đòi hỏi ít nỗ lực hơn vì phần mềm CAE tự động hóa phần lớn nhiệm vụ.
- Ít trùng lặp lao động hơn: Bởi vì mã hóa máy tính có thể được sử dụng lặp đi lặp lại nên không cần phải thực hiện lặp đi lặp lại các tác vụ giống nhau. Thay vào đó, các phần khác nhau của mã có thể được sao chép và sử dụng lại trong thiết kế khi nó phát triển.
- Dễ dàng chia sẻ: Các tệp thiết kế CAE có thể được lưu trữ và chia sẻ dễ dàng.
- Độ chính xác được cải thiện: Phần mềm CAD cung cấp mức độ chính xác cao hơn khi so sánh với các thiết kế thủ công, cho phép bạn làm việc với độ chính xác cao hơn để có kết quả tốt hơn.
- Cải thiện quá trình ra quyết định: Các quyết định thiết kế có thể dựa trên tác động của chúng đối với hiệu suất, trong khi những tác động này sẽ được xác định sớm hơn trong quá trình phát triển khi thực hiện bất kỳ thay đổi thiết kế nào dễ dàng hơn và ít tốn kém hơn.
Nhược điểm
Mặc dù CAE mang lại một loạt lợi thế, nhưng có một số người tin rằng kết quả chính xác chỉ xuất hiện muộn hơn trong chu trình thiết kế sản phẩm, gây khó khăn cho việc thúc đẩy thiết kế các bộ phận phức tạp hơn. Tuy nhiên, các công ty phần mềm CAE không ngừng phát triển các công cụ và cải tiến quy trình để giải quyết thách thức này. Bên cạnh đó, có một vài nhược điểm tiềm năng khác với CAE:
- Lỗi phần cứng: Sự cố máy tính có thể dẫn đến mất việc
- Bảo mật: Công việc có thể dễ bị nhiễm vi-rút hoặc bị tấn công
- Kỹ năng của nhân viên: Có thể cần phải đào tạo để vận hành phần mềm CAE
- Chi phí hệ thống: Mua hệ thống mới có thể tốn kém
- Cập nhật: Hệ thống có thể yêu cầu cập nhật thường xuyên