Progettazione con finalità specifiche per prodotti intelligenti e connessi

Progettazione con finalità specifiche per prodotti intelligenti e connessi

Scritto da: Dave Martin
  • CAD
  • 2/12/2018

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:
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Informazioni sull'autore

Dave Martin

Dave Martin è un ex istruttore e consulente di Creo, Windchill e Mathcad. Dopo aver lasciato PTC, è stato lo specialista Creo per Amazon e ingegnere meccanico, amministratore Creo e amministratore Windchill per Amazon Prime Air. Ha conseguito una laurea in ingegneria meccanica al MIT e attualmente lavora come ingegnere aeronautico per Blue Origin.

Martin è l'autore dei libri "Design Intent in Creo Parametric" e "Top Down Design in Creo Parametric", entrambi disponibili su www.amazon.com. L'autore può essere contattato all'indirizzo dmartin@creowindchill.com.