W dzisiejszych czasach, w konkurencyjnych zmaganiach przedsiębiorstw, wygra ten, kto będzie tańszy. Pisząc „tani” nie mam jednak na myśli produktu, w którym kosztem funkcjonalności, trwałości lub bezpieczeństwa dokonano pewnych oszczędności aby zagwarantować niższą cenę. Sztuka przetrwania w trudnych warunkach ekonomicznych polega na zaproponowaniu oferty spełniającej wszystkie wymagania jakościowe klienta, ale po cenie niższej, niż oferuje konkurencja. Problem ten dotyczy zwłaszcza branży motoryzacyjnej, która z racji mojego zawodu jest mi szczególnie bliska.

Antoni Skrobol

Firmy samochodowe szukają oszczędności. Skrupulatnie liczą każdą złotówkę, euro czy dolara, które mają wydać. Naciskają na swoich konstruktorów oraz na dostawców i żądają dostarczenia jak najbardziej optymalnych konstrukcji w jak najniższej cenie. Jednocześnie producenci nie chcą narażać się na ryzyko utraty zaufania przez klientów oraz na zwiększone koszty reklamacji spowodowane złym jakościowo produktem. To sprawia, że rośnie dodatkowo presja na dostarczanie rozwiązań jak najlepszych - solidnych.

Żądania dotyczące odchudzania konstrukcji przy jednoczesnym zwiększaniu wymagań odnośnie jej wytrzymałości i bezpieczeństwa powodują, że przed producentami stają coraz to nowe wyzwania. Zyskują na znaczeniu wszelkie metody pozwalające zredukować masę produktu poprzez zmniejszenie grubości ścianek blach, rur, zmniejszenie masy odlewów. Materiał – stal, aluminium, tworzywo sztuczne – jest drogi i zredukowanie jego zużycia nawet o kilka procent pozwoli na spore oszczędności, zwłaszcza w przypadku produkcji masowej. Zmniejszanie masy produktu, ilości surowców potrzebnych na jego wyprodukowanie to nie jedyny sposób szukania redukcji kosztów. Należy również ograniczyć wydatki związane z produkcją poprzez eliminowanie zbędnych operacji spawania, obróbki mechanicznej, cieplnej, chemicznej itp. W cenie są rozwiązania, które minimalizują ilość operacji potrzebnych do powstania produktu.
W cenę produktu, oprócz kosztów jego wytworzenia oraz ceny surowca, wliczone są również wydatki poniesione na jego zaprojektowanie, stworzenie prototypów oraz ich testowanie. Należy więc optymalizować nie tylko konstrukcję oraz proces produkcji, ale również proces projektowania. Trzeba redukować liczbę prototypów oraz skracać czas ich testowania. Problem staje się poważny. Nowoczesne techniki projektowania oraz prototypowania zaczynają odgrywać kluczowe znaczenie – nie ma miejsca ani czasu na pomyłki.

Tradycyjne ujęcie projektowania
Tradycyjny, jeżeli oczywiście można użyć takiego określenia w odniesieniu do nowych technologii, sposób wirtualnego projektowania części został już wielokrotnie opisany na łamach tego pisma. Pozwolę sobie jednak przypomnieć Państwu pokrótce na czym on polega. Otóż konstruktor tworzy w systemie CAD wirtualny, trójwymiarowy model pojedynczej części lub całego gotowego produktu. Tenże wirtualny prototyp trafia w następnym kroku do rąk inżyniera zajmującego się przeprowadzaniem analiz wytrzymałościowych. Na model nakładana jest siatka elementów skończonych i wykonywana jest jego weryfikacja pod kątem wytrzymałości - odkształceń i naprężeń pojawiających się pod wpływem obciążeń zbliżonych do tych, jakie będą działały na rzeczywisty element pracujący w realnym świecie. Jeżeli wyniki tej analizy wypadną pomyślnie wtedy etap projektowania można (w dużym uproszczeniu) uznać za zamknięty. Czasami jednak analiza wytrzymałościowa wskaże konieczność optymalizacji konstrukcji ze względu na, przykładowo, zmniejszenie naprężeń, ograniczenie jej ciężaru lub, co gorsza, wykaże że dana konstrukcja nie jest w stanie spełnić swoich zadań przewidzianych przez konstruktora i wymaganych przez klienta. W takich wypadkach wirtualny prototyp trafia z powrotem do programu CAD, gdzie tworzona jest nowa, zoptymalizowana wersja modelu.

Cały ten łańcuch przepływu informacji, weryfikacji, zmiany i ponownej weryfikacji wydłuża się jeszcze bardziej, gdy o postaci danego elementu musi się dodatkowo wypowiedzieć osoba odpowiedzialna za proces w jakim dana część będzie wytwarzana.
Chciałbym na przykładzie rury zewnętrznej amortyzatora samochodu osobowego przedstawić Państwu zmodyfikowany proces wirtualnego projektowania części, który pozwala przyspieszyć lub zupełnie wyeliminować pewne etapy projektowania.