成為一位工程英雄：尋找透過優化重振專案的方法

 

幾年前，Altair OptiStruct™ 讓一家供暖、通風和空調 (HVAC) 設備製造商陷入停滯的百萬美元成本節約專案重獲新生。 該專案減少 HVAC 結構組件的質量目標似乎與維持嚴格的安全係數要求不一致，使其整個成本合理性處於危險之中。 專案團隊求助於 OptiStruct 進行徹底的組件重新設計，不僅解決了這一衝突，而且擴展了業務案例。

本案例研究提供了有關 OptiStruct 如何通過將工作從既定規範轉變為模擬驅動設計來影響專案的理解，以及使用優化的工程分析師如何受益。

 

情況：專案團隊的關鍵路徑障礙

HVAC 裝置的產品壽命通常持續數年，甚至數十年。 這種特殊的模型很久以前就推出了，但持續的工程工作仍然致力於逐步提高其效率並降低其成本。 專案團隊每年召開一次會議，承諾從 HVAC 裝置中承擔一定百分比的成本支出。

使用該 HVAC 裝置經驗豐富的工程師預計，通過重新設計塑膠結構組件，每年可以節省數十萬美元。 由於該組件的生產量如此之大，因此找到一種方法來節省每個零件，即使節省的是少量的塑膠，也可以幫助製造商實現其今年的成本目標。

一個專案開始進行研究，但該團隊正在努力生產一種能夠承受與以前相同的載荷的減輕質量的設計。 在結構組件的安全係數上做出妥協是不可接受的，而且會破壞該專案的交易。

該專案的商業案例還存在其他風險，例如選擇哪種特定的塑膠材料，或者使供應商有資格生產最終重新設計的零件。 每個人都提出了可能會增加或減少業務案例規模的問題。 但在工程師驗證可行的新設計之前，這些問題都不值得考慮。 這將重新設計任務直接置於專案的關鍵路徑上，迫使專案團隊無法達到今年的成本目標，或者無法找到可行的設計並進入下一個專案階段。

 

結果：優化的複合效益

專案團隊將重點從猜測和測試開發轉移，在該開發中，設計師一直在製作完整的電腦輔助設計 (CAD) 模型，然後將其交給工程分析師進行有限元分析 (FEA) 測試，然後重複循環直到達到可接受的結果。 相反，他們在 Altair 的軟體解決方案中採用了一種新的模擬驅動設計工作流程，因為沒有其他軟體供應商提供這種功能。

在這裡，設計師只製作了一個簡化的 CAD 模型，其細節僅包括 HVAC 裝置中其他組件的結構安裝點，類似於外殼。 填充外殼的是設計空間——一個堅固的、沒有特色的塊，在這裡可以找到最終的設計。 工程分析師將此模型導入 Altair HyperMesh™ 並應用與以前相同的載荷和邊界條件。 然後，OptiStruct 的任務是自行尋找一種設計，以最大限度地提高該組件的強度，同時仍滿足給定的減重限制。 增加了對可製造性的額外限制，以確保設計可以批量生產。

結果是驚人的。

OptiStruct 發現了一個超出專案團隊安全係數目標的設計，促使他們重新運行優化，並採用更大的減重約束。 完成模擬驅動的設計工作流程後，設計師使用 OptiStruct 的輸出作為創建新的詳細 CAD 模型的指南。 工程師們驚訝於如此迅速地找到了這個關鍵路徑問題的答案。

現在，該專案重回正軌，業務案例擴大到每年節省超過一百萬美元的材料成本。 使用 OptiStruct 的可持續發展優勢也很顯著； 供應鏈中避免使用的原料塑膠數量相當於每年游泳池的材料價值。 幾個月後，該專案團隊獲得了製造商首席執行官的認可，因為他們取得了這些成就，並在公司開創了模擬驅動設計。

 

如何尋找優化機會：找到正確的指標

OptiStruct 是如何從一個工程工具躍升到能夠帶來變革性業務影響的工具呢？ 它可能是結構優化工具的瑞士軍刀，但並非每個應用都能在工程團隊之外掀起波瀾。 這種 HVAC 成本節約應用的關鍵是 OptiStruct 質量减少的衡量標準。

該指標直接與專案的關鍵路徑任務聯繫在一起。 儘管從新的模擬驅動設計工作流程中節省的時間是一個額外的好處，但更快地找到重新設計是否可能的答案本身並不足以讓專案重回正軌。

不同的專案需要不同的優化應用。 新產品開發專案主要受速度驅動，製造商希望在推出產品的競爭中盡可能縮短設計週期。 這就是模擬驅動設計可以透過消除設計、工程和生產團隊之間的猜測來節省數月開發時間的地方。 正在進行的生命週期專案不太受速度驅動，而是通過可預測的成本削減，因為製造商會緩慢地為其老化的產品打折。

優化本質上是多學科的，讓工程分析師有機會與專案負責人一起工作，並在其團隊之外產生影響。 將 OptiStruct 的許多應用程序訂製為合適的業務案例指標是他或她在專案工作中大放異彩的時刻。

 

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