Progettazione con finalità specifiche per prodotti intelligenti e connessi

Progettazione con finalità specifiche per prodotti intelligenti e connessi

: Dave Martin

Le finalità di progettazione guidano (o dovrebbero guidare) ogni scelta che facciamo nella modellazione CAD. Le finalità di progettazione riconoscono che la fase di progettazione iniziale è solo una piccola parte del ciclo di vita di un prodotto. Si dedica molto più tempo a modificare e aggiornare i modelli quando i requisiti cambiano. Pertanto, è utile creare informazioni aggiuntive nei nostri modelli in modo che le modifiche si diffondano in modo intelligente nelle funzionalità e nei componenti correlati.


Metodologie di progettazione comuni

Per quanto riguarda le metodologie di progettazione di assiemi, la progettazione bottom up (BUD) e la progettazione top down (TDD) sono quelle più diffuse e conosciute.

Nella progettazione BUD, si creano prima di tutto i singoli modelli delle parti e li si combinano in assiemi di livello inferiore. Questi assiemi vengono posizionati in assiemi di livello superiore e così via fino al completamento del prodotto di livello principale.

Questa metodologia presenta tuttavia degli svantaggi. Non funziona bene per i prodotti avanzati con un numero elevato di componenti e molti livelli gerarchici. In particolare, non funziona bene quando parti e sottoassiemi presentano interdipendenze tra loro. L'aggiornamento degli assiemi BUD tende a essere un'operazione noiosa, eccessivamente manuale, dispendiosa in termini di tempo e soggetta a errori. Oltre tutto, spesso si verificano errori di rigenerazione a cascata che scoraggiano gli utenti e aumentano il time-to-market.


Nella progettazione TDD, viene innanzitutto definita la struttura del prodotto, ovvero l'organizzazione dei principali sottosistemi, sottoassiemi e altri componenti, senza concentrarsi sulla geometria nelle singole parti. Si utilizzano modelli speciali per consolidare le informazioni di progettazione critiche. Le ossature acquisistono la geometria che riguarda più assiemi e parti; i blocchi note fanno lo stesso per le dimensioni e i parametri. Comunichiamo le informazioni di progetto delle ossature e dei blocchi note ai singoli componenti. In questo modo, possiamo implementare le modifiche al livello più alto e i componenti interconnessi si aggiornano in base a pianificazioni e aspettative.

Presentazione della progettazione middle out

I prodotti intelligenti e connessi introducono nuove sfide per gli approcci tradizionali. I prodotti hanno sempre contenuto componenti commerciali predefiniti, come elementi di fissaggio, cablaggi e componenti elettrici. Quando i nostri prodotti diventano intelligenti e connessi, l'elenco si espande per includere:

  • Sensori
  • Interfacce utente (tattili o vocali)
  • Processori
  • Trasmettitori, ricevitori e antenne
  • Porte di connessione

Spesso è necessario individuare prima questi componenti e progettare l'alloggiamento e/o il resto del prodotto a partire da essi.

Questa particolare tecnica, che parte dall'elettronica interna e quindi passa all'alloggiamento esterno, è definita middle-out design (MOD). È una tecnica già utilizzata in molti settori, in particolare nei prodotti che prevedono il confezionamento di componenti in alloggiamenti e scatole, talvolta noti come unità sostituibili di linea (LRU) nel settore Aerospaziale e difesa.

Quale metodo usare e quando?

Per alcuni i metodi bottom up, middle out e top down sono mondi separati destinati a non incontrarsi mai.

Metodi di progettazione distinti

 

Nel mondo reale, tuttavia, i prodotti sono progettati utilizzando una combinazione di metodologie. Il prodotto complessivo può essere progettato usando un approccio top down, ma i singoli sottoassiemi possono essere creati con il metodo bottom up. Se necessario, alcuni componenti e sistemi possono essere realizzati tramite l'approccio middle out, e quindi passare al top down. La situazione in realtà è simile alla seguente:

Metodi sovrapposti per la progettazione connessa intelligente

 

Lo sviluppo di prodotti intelligenti e connessi sta all'intersezione tra progettazione bottom up, middle out e top down.


Strumenti CAD e tecniche per SCP

Tenendo presente questo, quali strumenti e tecniche CAD supportano MOD nello sviluppo prodotto?

  • Funzionalità di condivisione dei dati che generano un inviluppo attorno ai componenti esistenti, per facilitare la progettazione di alloggiamenti e contenitori.
  • Librerie online di componenti 3D per COTS e parti fornitore.
  • Tecnologia che supporta l'apertura e l'integrazione di modelli da altri pacchetti software senza necessità di conversione.
  • Creazione di superfici continue con curvature ergonomiche e/o esteticamente gradevoli che possono fare riferimento alla geometria esistente in modo parametrico.

L'utilizzo di queste tecniche e la combinazione di MOD e TDD miglioreranno il processo di progettazione di prodotti intelligenti e connessi.

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Tags:
  • CAD

Dave Martin

Dave Martin is a former Creo, Windchill, and Mathcad instructor and consultant. After leaving PTC, he was the Creo specialist for Amazon; and a mechanical engineer, Creo administrator, and Windchill administrator for Amazon Prime Air. He holds a degree in Mechanical Engineering from MIT and currently works as an avionics engineer for Blue Origin. 


Martin is the author of the books Design Intent in Creo Parametric and Top Down Design in Creo Parametric--both available at www.amazon.com. He can be reached at dmartin@creowindchill.com.