가상 프로토타이핑

Virtual prototyping

가상 프로토타이핑은 제품 개발 과정의 한 방법이다. 컴퓨터 보조 설계(CAD), 컴퓨터 자동 설계(CAutoD) 및 컴퓨터 보조 엔지니어링(CAE) 소프트웨어를 사용하여 물리적 프로토타입을 만들기 전에 설계를 검증하는 것이 포함된다. 이것은 컴퓨터 생성 기하학적 형상(일반적으로 3D)을 만들어 그것들을 "조립체"로 결합하고 다른 기계적 움직임, 적합성 및 기능을 시험함으로써 이루어진다. 조립품이나 개별 부품을 CAE 소프트웨어에서 열어서 실제 환경에서 제품의 동작을 시뮬레이션할 수 있다.

배경

제품 설계 및 개발 프로세스는 초기 개념 설계를 제작하는 데 있어 엔지니어의 경험과 판단에 주로 의존하곤 했다. 그리고 나서 성능을 평가하기 위해 물리적 프로토타입을 제작하고 시험했다. 사전에 성능을 평가할 방법이 없는 상태에서 초기 프로토타입은 기대에 미치지 못할 가능성이 컸다. 엔지니어들은 통상 물리 시험에서 드러난 약점을 해결하기 위해 초기 개념을 여러 번 재설계해야 했다.

가상 프로토타입으로 전환

오늘날, 제조업체들은 시장 출시 시간을 줄이고 더 높은 수준의 성능과 신뢰성으로 제품을 최적화해야 한다는 압력을 받고 있다. 훨씬 더 많은 수의 제품이 물리적 프로토타입을 만들기 전에 성능을 예측하기 위해 엔지니어링 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하는 가상 프로토타입 형태로 개발되고 있다. 엔지니어는 물리적 프로토타입을 제작하는 데 필요한 시간과 비용을 투자하지 않고도 수천 개의 설계 대안의 성능을 신속하게 탐색할 수 있다. 광범위한 설계 대안을 모색할 수 있는 능력은 성능과 설계 품질의 향상으로 이어진다. 그러나 가상 프로토타입은 물리적 프로토타입보다 훨씬 빠르게 생산될 수 있기 때문에 제품을 시장에 출시하는 데 필요한 시간이 크게 단축된다.[1][2][3][4]

엔드 투 엔드 프로토타이핑

엔드 투 엔드 프로토타이핑은 제품이나 구성품이 제조되고 조립되는 방법을 충분히 설명하며, 이러한 프로세스의 결과를 성능과 연계시킨다. 이러한 물리적으로 현실적인 가상 프로토타입의 초기 가용성은 설계 결정이 이루어지는 대로 테스트 및 성능 확인을 수행할 수 있게 한다. 즉, 설계 활동의 가속화를 가능하게 하고 물리적 프로토타입을 구축하고 테스트함으로써 얻을 수 있는 것보다 제조와 성능의 관계에 대한 더 많은 통찰력을 제공한다.예. 물리적 프로토타이핑 및 테스트가 획기적으로 감소/제거되고 희박하지만 강력한 제조 공정이 선택됨에 따라 설계와 제조 모두에서 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.[5]

영향들

리서치 업체 애버딘그룹은 설계 프로세스 초기에 시뮬레이션을 광범위하게 활용하는 동급 최정상급 제조업체들이 자사 제품의 86% 이상에 대해 매출과 비용, 출시 날짜 및 품질 목표를 달성했다고 보고한다.[6] 가장 복잡한 제품을 생산하는 동급 최고의 제조업체들은 다른 모든 제조업체들보다 190만 달러 낮은 비용으로 158일 일찍 시장에 진출한다. 가장 단순한 제품을 생산하는 동급 최고의 제조업체는 제품 개발 비용이 21,000달러 절감되어 21일 일찍 시장에 출시된다.[7]

예

Fisker Automotive는 연방자동차안전표준(FMVSS) 301 인증에 필요한 리어 엔드 충돌 시 연료 탱크의 무결성을 보장하기 위해 가상 프로토타이핑을 사용하여 카르마 플러그인 하이브리드의 후면 구조 및 기타 영역을 설계했다.[8] 애질런트테크놀로지스는 가상 프로토타이핑을 사용하여 새로운 고속 오실로스코프를 위한 보정 헤드의 냉각 시스템을 설계했다.[9] Miele은 가상 프로토타이핑을 사용하여 설계 주기 초기에 작동 특성을 시뮬레이션하여 세탁기 살균 기계의 개발을 개선했다.[10] 여러 CAE 소프트웨어 솔루션(예: Working Model 및 SimWise)은 학생과 소규모 기업에서도 가상 프로토타이핑의 이점을 확인할 수 있는 기회를 제공하며, 1996년부터 사례 연구를 수집할 수 있다.[11]

참고 항목

참조

  1. ^ Schaaf, James C., Jr.; Thompson, Faye Lynn (1997). Systems Concept Development with Virtual Prototyping. 29th conference on Winter simulation. pp. 941–947. CiteSeerX 10.1.1.74.2308.
  2. ^ LaCourse, Dan (May 1, 2003). "Virtual Prototyping Pays Off". Cadalyst Magazine.
  3. ^ Ghazaleh, Tim (November 1, 2004). "Virtual Prototyping" (PDF). Printed Circuit Design & Manufacture Magazine.
  4. ^ Otto, Von Thomas (July–August 2010). "Endlich umfassend simulieren". Digital Engineering. 6/10. Archived from the original on 2011-01-02. Retrieved 2010-10-05.
  5. ^ 푸아드 엘 칼디, 레이몬드 니, 피에르 컬리에르, 피터 울리히, 카를로스 테레스 아보이티즈. "오토 담즙 산업용 가상 프로토타이핑의 최근 통합 성과" ESI-group.com; ESI 그룹. 2010년 5월 31일 FISTA에 제시되었다.
  6. ^ 애버딘 그룹(2006년 10월). "시뮬레이션 주도형 설계 벤치마크 보고서: 최초에 올바르게 활용" 페이지 i. 2006년 10월. 2010-08-25 검색됨
  7. ^ 애버딘, 5페이지
  8. ^ 2013년 1월, 오토모티브 엔지니어링 인터내셔널은 "Fisker는 Virtual Performance Solution을 통해 프로토타입 수를 줄이고 출시 시간을 단축한다"고 발표했다.
  9. ^ Matt Richter, 2013년 10월 R&D 매거진, "시뮬레이션 기술은 세계에서 가장 빠른 실시간 오실로스코프의 교정 헤드를 냉각시키는 데 도움이 된다."
  10. ^ 2013년 10월 Medical Design Technology, "의료 기기를 깨끗하게 만드는 더 나은 방법"
  11. ^ Lista Studio, "Lista Studio's Case Studies".