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APRIMORAMENTO DOS FLUXOS DE TRABALHO DE GERENCIAMENTO

DE DADOS POR MEIO DE SIMULAÇÃO INTEGRADA AO CAD

Documento técnico

VISÃO GERALAs atuais empresas de projeto e fabricação dependem muito dos resultados de simulações como fundamento para tomar decisões de negócios. Gerenciar o expansível ambiente de simulação de ferramentas, dados e processos é algo que se torna cada vez mais importante. Os resultados da simulação precisam ser integrados ao ambiente geral de desenvolvimento de produtos da empresa. No entanto, empresas de todos os portes ainda enfrentam dificuldades para gerenciar seus dados de simulação, que aumentam de forma constante e vertiginosa em termos de tamanho e complexidade à medida que mais simulações vão sendo executadas.

Este documento propõe uma um método inédito de gerenciamento de fluxos de dados de simulação. É possível aprimorar os processos por meio do uso de ferramentas de CAD integradas, o que viabiliza a comunicação entre as ferramentas de gerenciamento de dados, CAD e simulação. Esse sistema oferece às empresas uma avançada plataforma para a exploração e implementação eficaz de práticas de gerenciamento de dados essenciais.

Aprimoramento dos fluxos de trabalho de gerenciamento de dados por meio de simulação integrada ao CAD 1

A IMPORTÂNCIA DO GERENCIAMENTO EFICAZ DOS DADOS DE SIMULAÇÃODados de simulação gerenciados podem ser uma vantagem competitiva; quando não gerenciados, provavelmente se transformarão em um desastroso prejuízo. Processos de gerenciamento de dados de simulação e fluxos de trabalho existem, sem dúvida. Seu ponto de partida são cinco práticas recomendadas sobre gerenciamento de dados essenciais, a saber:

• Proporcionar um ambiente de maior colaboração • Aprimorar a rastreabilidade da simulação de projetos • Melhorar a segurança dos dados • Eliminar barreiras entre diversos grupos e departamentos

• Viabilizar avaliações de risco mais bem elaboradas e a tomada de decisões conscientes

Muitas empresas adotaram essa estratégia ao implementar fluxos de trabalho de engenharia usando ferramentas de gerenciamento de dados, CAD e simulação. O índice de sucesso dessas ferramentas é superior ao das empresas retardatárias em seus respectivos setores. No entanto, elas ainda buscam um sistema mais integrado para organizar, controlar, localizar, compartilhar e proteger dados intelectuais.

Os setores de fabricação sofrem pressão constante para acelerar a oferta de produtos inovadores e competitivos. De modo a concretizar sua meta, esses setores estão intensificando o uso da simulação para melhor compreender e validar o comportamento dos produtos antecipadamente no ciclo de projeto. Com esse método, é possível reunir um número maior de informações e ideias logo nas etapas iniciais e, a partir delas, tomar decisões sobre projetos mais bem fundamentadas. A pergunta crucial é se foi elaborado algum processo de fluxo de trabalho de simulação capaz de capturar e gerenciar todos esses dados. Igualmente importante, existe alguma forma de reutilizar dados de simulação intelectual para evitar esforços redobrados e poupar tempo para projetistas e engenheiros, usuários iniciantes ou usuários especialistas? As empresas contam com algum tipo de prática recomendada relacionada a essa questão? É cada vez maior a importância do gerenciamento eficaz de dados de simulação, pois a simulação passa a ser o processo de negócios central, e as organizações dependem de seus resultados como fundamento para tomar decisões de negócios.

A ESPINHA DORSAL DO GERENCIAMENTO DE DADOS DE SIMULAÇÃOO processo de simulação propriamente dito consiste em várias etapas, conforme mostrado na Figura 2. O processo começa com os dados do projeto de CAD: pré-processamento de informações, como materiais, cargas, restrições e malha; definição de como a simulação será configurada; pós-processamento dos dados de resultados de engenharia; e colaboração final na forma de relatórios.

Quando muitas dessas simulações são executadas em uma infinidade de diferentes variações do mesmo projeto, é inevitável ter volumes infindáveis de dados gerados localmente ou em um computador da rede. Muitas vezes, esses dados são simplesmente criados e destruídos ou substituídos ao longo do processo de avançar de um projeto ao próximo ou até mesmo de uma iteração de simulação à seguinte. O desafio não está apenas em controlar a enorme quantidade de dados, mas também em desenvolver inteligência para melhorar a consistência, a confiabilidade e a capacidade de replicação. Isso requer uma abordagem ao fluxo de trabalho de gerenciamento de dados de simulação, conforme apresentado a seguir:

Figura 1: A história de apenas uma das naves espaciais Apollo rendeu toda essa vasta coleção de livros.


• Documentar atividades de simulação com eficácia para gerenciar processos, procedimentos e arquivos e promover uma melhor comunicação

• Recuperar e controlar todos os dados e resultados a fim de replicar e reproduzir a simulação

• Armazenar dados suficientes para recriar condições de simulação

• Amenizar a crescente sobrecarga imposta pelo gerenciamento de dados aos analistas

• Desenvolver uma base de conhecimento para recuperar rapidamente informações de simulação

• Compartilhar métodos de simulação entre departamentos

• Gerenciar e arquivar o processo para fins de trilhas de auditoria

Foram criadas ferramentas de gerenciamento de dados capazes de integrar o fluxo de trabalho de simulação ao fluxo de trabalho de engenharia principal no qual é possível gerenciar os arquivos de simulação em diferentes versões do projeto e da simulação, bem como do tipo de simulação executada. Contudo, encarar esses importantes desafios requer mais do que simplesmente definir um fluxo de trabalho. É preciso que a estrutura de inteligência esteja integrada a um processo de fluxo de trabalho com o qual os usuários possam consultar rapidamente um modelo de CAD a fim de reunir qualquer informação de análise e reutilizar os dados existentes como template ou referência para uma nova análise. Algumas ferramentas de simulação oferecem também funcionalidades exclusivas e intuitivas, como recursos de biblioteca para cargas, acessórios e conectores virtuais, que oferecem uma plataforma avançada de reutilização de informações.

CRIAÇÃO DE UMA ESTRUTURA DE SIMULAÇÃO INTELIGENTEA Figura 3 destaca o fluxograma de uma estrutura de ferramenta de gerenciamento de dados na qual é possível recapturar os dados de simulação existentes e desenvolver uma base de conhecimento e inteligência para reutilizar as informações. Para que essa estrutura funcione de fato, é necessário um ambiente integrado onde seja possível fazer com que a ferramenta de gerenciamento de dados, o software de CAD e as ferramentas de simulação comuniquem entre si. Um sistema de gerenciamento de dados típico contém um servidor de arquivamento onde todos os arquivos são armazenados e um servidor SQL onde todos os metadados dos arquivos são armazenados. O segredo é explorar a integração entre as ferramentas de CAD e de simulação usando as informações dos metadados como meio de pesquisa e acesso aos dados de simulação nos arquivos CAD. A ferramenta de gerenciamento de dados passa a ser o elo entre o gerenciamento de dados de simulação e também a consulta de informações específicas à simulação nos arquivos CAD.

Suponha que uma simulação estática linear é executada em determinado projeto. Isso gera arquivos CAD com configuração de simulação, arquivos de solver, arquivos de malha, relatórios, imagens, vídeos e muito mais, todos integrados ao sistema de gerenciamento de dados e funcionando como base de conhecimento. Graças ao ambiente integrado de simulação e de CAD, é possível utilizar a ferramenta de gerenciamento de dados não apenas para salvar esses arquivos como fonte de conhecimento, mas também para recuperar e armazenar informações de simulação, como tipo de simulação, materiais, cargas e acessórios, ou seja, a malha. Temos então a criação de uma biblioteca de simulação e uma família de arquivos CAD com dados de simulação disponíveis para pesquisa. Esses dados podem ser recuperados a qualquer momento, em qualquer lugar, por qualquer pessoa para executar futuras simulações.

Figura 2: Estágios de simulação que levam à enorme geração de dados


AS CINCO INTERROGAÇÕES DO FLUXO DE TRABALHO DE SIMULAÇÃOÉ possível incorporar facilmente a estrutura de simulação inteligente em um fluxo de trabalho de simulação. A Figura 4 ilustra um típico fluxograma de um fluxo de trabalho de simulação. O fluxograma requer que seja gerada uma maior visibilidade entre os diferentes níveis de usuários sem reinventar a roda ou perder tempo analisando requisitos.

Para que esse fluxo de trabalho funcione de fato, alguns elementos essenciais devem ser incorporados com base nas cinco interrogações abaixo:

• Quem executou a simulação?

• Que tipos de simulação foram executados?

• Quando a simulação foi executada?

• De onde se originaram os dados de simulação, como geometria, propriedades dos materiais e condições da carga?

• Por que a simulação foi executada?

Figura 3: Estrutura de simulação inteligente em um sistema de gerenciamento de dados

Figura 4: Fluxograma típico de um fluxo de trabalho de simulação


O fluxo de trabalho de simulação passa a ser uma vertente do fluxo de trabalho de engenharia principal. Como resultado desse método, agora é possível não apenas gerenciar, mas compartilhar metodologias de simulação entre departamentos multifuncionais para melhorar a confiabilidade, a consistência e a comunicação. A Figura 5 representa uma possível descrição de todo o fluxo de trabalho de engenharia com o fluxo de trabalho de simulação integrado. A Figura 6 representa o fluxo de trabalho de simulação minuciosamente detalhado.

Figura 5: Esboço de um fluxo de trabalho de engenharia que inclui um fluxo de trabalho de simulação

Figura 6: Fluxo de trabalho de simulação ramificado no fluxo de trabalho de engenharia


A Figura 7 ilustra um fluxo de trabalho de simulação detalhado que incorpora o desenvolvimento de uma estrutura de inteligência durante cada estágio.

No fluxo de trabalho mostrado na Figura 7, as seis etapas do processo são executadas entre três usuários: o engenheiro, o engenheiro de simulação e o gerente de simulação. Nesse fluxo de trabalho, é possível designar a cada usuário direitos de uso distintos para diferentes partes do fluxo de trabalho. O fluxo de trabalho propriamente dito foi elaborado e executado da seguinte maneira:

Etapa 1: o engenheiro cria arquivos CAD (novo projeto ou uma nova versão de um projeto existente) e os envia para definição dos requisitos de simulação.

Etapa 2: o gerente de simulação recebe uma notificação automática do fluxo de trabalho de gerenciamento de dados e analisa o projeto e os requisitos de simulação. Se não for necessário executar nenhuma simulação, o gerente de simulação retornará o arquivo CAD ao fluxo de trabalho de engenharia no sistema de gerenciamento de dados. Uma notificação é enviada automaticamente à pessoa competente (por exemplo, o gerente de engenharia) para aprovação final do projeto.

Etapa 3: se o gerente de simulação decidir que o projeto precisa passar pelo fluxo de trabalho de simulação, o projeto será designado ao engenheiro de simulação competente. O gerente de simulação pode também criar requisitos de simulação específicos. A Figura 8 mostra um exemplo de como a ferramenta de gerenciamento de dados pode ser personalizada para capturar e controlar os requisitos desejados que foram definidos pelo gerente de simulação. Por exemplo, o gerente de simulação seleciona "Estática linear" e um indicador de estática é criado no arquivo CAD e disponibilizado para pesquisa.

Uma notificação é enviada automaticamente ao engenheiro de simulação pelo sistema de fluxo de trabalho de gerenciamento de dados. O engenheiro de simulação poderá, então, acessar a interface personalizada para analisar os requisitos de simulação.

Figura 7: Fluxo de trabalho de simulação detalhado

Figura 8: Exemplo de interface personalizada na ferramenta de gerenciamento de dados


Etapa 4: o engenheiro de simulação analisa os requisitos e se prepara para executar a simulação. É nesse ponto que a estrutura de simulação inteligente discutida anteriormente desempenha um papel crucial. O engenheiro de simulação utiliza o sistema de gerenciamento de dados para pesquisar arquivos CAD semelhantes contendo informações de simulação já integradas. É possível incorporar opções avançadas de pesquisa ao sistema de gerenciamento de dados, como mostrado na Figura 9.

Por exemplo, o engenheiro de simulação pode pesquisar arquivos CAD que contêm a palavra-chave "flange" e uma configuração "Estática linear". A pesquisa retorna um arquivo já submetido ao processo de aprovação do fluxo de trabalho. O engenheiro de simulação pode simplesmente visualizar ou abrir o arquivo CAD e conferir o conteúdo para ter uma ideia de como são os materiais, acessórios, cargas, tamanho da malha e outros elementos; isso facilitará sua replicação no novo projeto. Veja isso na Figura 10.

Figura 9: Exemplo de interface personalizada na ferramenta de gerenciamento de dados

Figura 10: Arquivo CAD disponível para pesquisa com configuração de simulação


Outra maneira de o engenheiro de simulação reutilizar dados de simulação é o recurso de biblioteca inteligente que pode ser encontrado no sistema de gerenciamento de dados. Algumas das ferramentas de simulação integrada ao CAD oferecem essa tecnologia. Por exemplo, se um novo usuário precisa saber quais faces da geometria CAD contêm uma carga ou onde um acessório deve ser aplicado e como aplicá-lo, recursos de biblioteca oferecem opções avançadas. As figuras 11, 12 e 13 mostram como isso pode funcionar em um ambiente de simulação integrada ao CAD.

• Os dados de simulação, como carga ou acessório, são inicialmente salvos em uma pasta no sistema de gerenciamento de dados por meio da opção "Adicionar à biblioteca".

• O recurso de biblioteca salvo pode simplesmente ser arrastado e solto na janela de gráficos do CAD. A caixa de diálogo apropriada é aberta e o usuário precisa apenas preencher as seleções de geometria. A Figura 12 mostra um exemplo de uma carga de força em um projeto de flange. Observe que o recurso de biblioteca já inclui um valor predefinido para a carga.

Figura 11: Criação de um recurso de biblioteca de simulação

Figura 12: Reutilização de um recurso de biblioteca de simulação por meio da ação de arrastar e soltar


É possível também criar recursos de biblioteca de simulação de tal forma que a ação de arrastar e soltar exiba uma visualização real das seleções de geometria a serem feitas.

A Figura 13 mostra um exemplo de arrastar e soltar um recurso de biblioteca de acessórios de simetria. A visualização mostra qual geometria deve ser selecionada no projeto atual para aplicar o acessório de simetria.

Os recursos de biblioteca de simulação funcionam como templates e são um excelente meio de garantir o cumprimento das diretrizes de simulação e das práticas recomendas definidas pela organização. Acima de tudo, os dados de simulação inteligente assumem a função de base de conhecimento disponível para reutilização a qualquer momento, em qualquer lugar e por qualquer pessoa da organização.

Concluída a simulação, o engenheiro de simulação pode criar documentos de comprovação adicionais, como relatórios ou vídeos, e incluí-los ao processo de fluxo de trabalho de simulação. A Figura 14 mostra um relatório em arquivo do Microsoft® Word com o arquivo CAD no qual a simulação foi executada.

Figura 13: Reutilização de um recurso de biblioteca de simulação por meio da ação de arrastar e soltar

Figura 14: Arquivo de relatório com referência a um arquivo CAD no sistema de gerenciamento de dados


O engenheiro de simulação retorna o arquivo CAD com os dados de simulação ao fluxo de trabalho de simulação. Uma notificação é enviada automaticamente ao gerente de simulação.

Etapa 5: o gerente de simulação verifica se todos os requisitos de simulação foram satisfeitos pelo engenheiro de simulação. Caso contrário, o arquivo CAD é reenviado ao fluxo de trabalho de simulação, e o engenheiro de simulação recebe automaticamente uma notificação.

Etapa 6: se todos os requisitos forem satisfeitos, o gerente de simulação assina e aprova o trabalho de simulação e envia o arquivo CAD e os dados de simulação acompanhados da documentação de comprovação ao fluxo de trabalho de engenharia principal. Uma notificação é enviada à pessoa competente (por exemplo, o gerente de engenharia) para aprovação final do projeto. A Figura 15 mostra o último estágio do fluxo de trabalho de simulação em que o gerente de simulação define o status do fluxo de trabalho como "Simulação aprovada".

A Figura 16 ilustra o histórico do fluxo de trabalho de simulação conforme registrado pelo sistema de gerenciamento de dados. Todas as informações e atividades, desde os estágios iniciais aos estágios finais do fluxo de trabalho, são controladas e monitoradas. As cinco interrogações do gerenciamento de dados de simulação foram respondidas.

Figura 15: Status da simulação definido como "Simulação aprovada" pelo gerente de simulação

Figura 16: Histórico do fluxo de trabalho de simulação

CONCLUSÃOÉ cada vez maior a importância do gerenciamento eficaz de dados de simulação, pois a simulação passa a ser o processo de negócios central, e as organizações dependem de seus resultados como fundamento para tomar decisões de negócios.

Este artigo apresenta um método aprimorado para analisar os fatores "Quem", "Quando", "O quê", "Onde" e "Por quê" no processo de gerenciamento de dados de simulação no contexto do desenvolvimento de uma estrutura inteligente em torno do fluxo de trabalho de simulação. O sucesso desse método depende bastante do uso de um ambiente de simulação integrada ao CAD que utilize o sistema de gerenciamento de dados para eliminar a lacuna existente entre o gerenciamento de arquivos CAD e os dados de simulação. O objetivo da metodologia proposta é ajudar a disponibilizar uma plataforma exclusiva e avançada para as empresas enfrentarem os desafios do gerenciamento de dados de simulação essenciais mostrados a seguir:

• Proporcionar um ambiente de maior colaboração

• Aprimorar a rastreabilidade da simulação de projetos

• Melhorar a segurança dos dados

• Eliminar barreiras entre diversos grupos e departamentos

• Viabilizar avaliações de risco mais bem elaboradas e a tomada de decisões conscientes sobre negócios

RECONHECIMENTOSO autor reconhece as contribuições de inúmeros colegas da Dessault Systèmes SOLIDWORKS, cujas ideias e orientações em muitas frentes ajudaram a moldar o desenvolvimento deste documento: “Aprimoramento dos fluxos de trabalho de gerenciamento de dados por meio de simulação integrada ao CAD”.

REFERÊNCIAShttp://history.nasa.gov/SP-350/ch-4-4.html, Expedições Apollo à Lua. Capítulo 4.4.

Nossa plataforma 3DEXPERIENCE, que oferece um amplo portfólio de soluções, é a base da nossa linha de aplicativos presentes em 12 setores do mercado. A Dassault Systèmes, a empresa 3DEXPERIENCE®, fornece universos virtuais às empresas e aos profissionais para que possam imaginar inovações sustentáveis. Suas soluções líderes mundiais transformam o modo como os produtos são projetados, fabricados e assistidos. As soluções de colaboração da Dassault Systèmes incentivam a inovação social, expandindo as possibilidades para o mundo virtual a fim de melhorar o mundo real. O grupo agrega valor a mais de 210.000 clientes de todos os portes, em todos os setores e em mais de 140 países. Para obter mais informações, acesse www.3ds.com/pt-br.

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