Konstrukční inženýrství

AI in product development enables faster, smarter, and more cost-efficient innovation. Generative AI helps teams rapidly create new concepts, design variations, and even personalized products at scale. By feeding in constraints like material, weight, or function, companies can explore thousands of optimized prototypes in minutes, accelerating ideation and reducing the need for manual design work. This speeds up early-stage creativity while opening opportunities for customization and cross-disciplinary collaboration.

Complementing this, AI-powered simulation allows businesses to test and validate designs virtually before building physical prototypes. Engineers can model performance under stress, temperature, or wear, ensuring flaws are caught early and reducing waste, cost, and risk. Used together, generative AI and simulation create a powerful loop: designs are generated, tested virtually, and refined—leading to quicker time-to-market, more sustainable use of materials, and better overall product performance.

Při použití pokročilého softwaru pro návrh, jako je Siemens NX, Teamcenter, Simcenter a další produkty z portfolia Siemens Xcelerator, se v procesu inženýrského navrhování spojují tradiční kroky s výkonnými softwarovými možnostmi, což zvyšuje efektivitu, přesnost a spolupráci. Náš komplexní a integrovaný software pro návrh, konstrukci a výrobu výrobků nabízí řadu nástrojů pro CAD, CAM, CAE, PLM, simulaci a návrh systémů E/E. Proces inženýrského navrhování v tomto kontextu zahrnuje několik klíčových fází:

• Definování problému a plánování:
  • Jasně definujte technický problém, včetně všech požadavků a omezení.
  • Pomocí našich nástrojů si můžete prohlédnout podobné minulé projekty nebo šablony, které by mohly poskytnout náhled na projekt.
• Návrh a modelování:
  • Vytvořte podrobné 3D modely navrhovaného řešení. Tento krok zahrnuje použití parametrických a přímých modelovacích technik pro vývoj dílů a sestav.
  • Používejte pokročilé nástroje pro návrh plechů, modelování povrchů a další specifické požadavky podle potřeby.
• Analýza a simulace:
  • Využijte integrované možnosti CAE k simulaci chování návrhu za různých podmínek, jako jsou mechanické namáhání, tepelné podmínky, dynamika tekutin a další.
  • Upravte návrhy na základě výsledků simulace tak, aby splňovaly kritéria výkonnosti, a optimalizujte faktory, jako jsou hmotnost, pevnost a náklady.
• Prototypování (virtuální a fyzické):
  • Vytvářejte virtuální prototypy v rámci digitálního dvojčete a vyhodnocujte funkčnost a estetiku návrhu.
  • V případě fyzických prototypů použijte CAM k přípravě výrobních procesů nebo export dat pro 3D tisk a další techniky rychlého prototypování.
• Hodnocení a iterace:
  • Zkontrolujte návrh na základě specifikací a zpětné vazby od zúčastněných stran. Využívejte vizualizační a vykreslovací nástroje v softwaru pro návrh k jasné prezentaci nápadů.
• Podrobný návrh a dokumentace:
  • Dokončete návrh a přidejte všechny potřebné detaily pro výrobu a montáž.
  • Vygenerujte podrobné výkresy, montážní pokyny a další dokumentaci potřebnou pro výrobu a podporu výrobku.
• Výroba a implementace:
  • Dokončete přípravy na výrobu v rámci digitálního dvojčete a integrovaných výrobních systémů, abyste mohli plánovat výrobní procesy, dráhy CNC obrábění a další položky.
  • Spolupracujte s dodavateli a výrobci přímo prostřednictvím platformy a sdílejte soubory návrhů a specifikace.
• Uvedení výrobku na trh a analýza zpětné vazby:
  • Po výrobě a uvedení výrobku na trh shromážděte zpětnou vazbu o jeho výkonnosti.
  • Využijte zpětnou vazbu k průběžnému zlepšování a uplatněte získané zkušenosti v budoucích projektech.

Portfolio Siemens Xcelerator v průběhu tohoto procesu usnadňuje spolupráci mezi členy týmu a integraci s dalšími softwarovými nástroji a platformami, čímž zajišťuje bezproblémový tok dat v různých fázích vývoje výrobku. Tento komplexní přístup umožňuje efektivnější a účinnější proces inženýrského navrhování od konceptu až po výrobu.

Proces konstrukčního inženýrství je základní metodikou v oblasti inženýrství, která je základem inovací a řešení problémů. Tento strukturovaný přístup umožňuje inženýrům a konstruktérům řešit složité problémy metodicky a přetvářet abstraktní myšlenky v hmatatelná řešení, která zlepšují náš každodenní život a jsou hnací silou technologického pokroku.

Podstatou procesu konstrukčního inženýrství je:

• Řešení složitých problémů: Poskytuje systematický přístup k pochopení a řešení složitých inženýrských výzev a zajišťuje životaschopná, efektivní a inovativní řešení.
• Vývoj a optimalizace výrobků a procesů: Řídí vývoj nových výrobků a zlepšování stávajících procesů se zaměřením na efektivitu, funkčnost a potřeby uživatelů a zároveň klade důraz na nákladovou efektivitu a udržitelnost.
• Usnadnění mezioborové spolupráce a dodržování předpisů: Podporuje spolupráci mezi různými obory a zajišťuje, aby návrhy splňovaly regulační normy, bezpečnostní požadavky a etická hlediska, což vede k dobře integrovaným a vyhovujícím řešením.

Tento proces je více než jen soubor kroků. Je to dynamický rámec, který se přizpůsobuje vyvíjejícím se potřebám výroby, technologií a životního prostředí. Proces konstrukčního inženýrství díky podpoře kultury neustálého zlepšování, spolupráce a inovací řeší nejen současné výzvy, ale vytváří také základy pro budoucí pokrok a zajišťuje, aby byla řešení, která vytváříme, udržitelná a perspektivní.

Software pro inženýring výrobků označuje soubor softwarových nástrojů a aplikací používaných při navrhování, vývoji, testování a správě výrobků, zejména v oborech, jako jsou strojírenství, elektrotechnika a elektronika a softwarové inženýrství. Tyto nástroje jsou nedílnou součástí moderních procesů vývoje výrobků a umožňují inženýrům a konstruktérům vytvářet složitější, spolehlivější a efektivnější výrobky rychleji než kdykoli dříve.

Mezi hlavní kategorie a funkce softwaru pro inženýring výrobků patří:

• Počítačem podporované navrhování (CAD): Software CAD se používá k vytváření detailních 2D nebo 3D modelů výrobků. Umožňuje vizualizaci, simulaci a analýzu návrhů výrobků, což usnadňuje zkoumání různých možností návrhu a identifikaci potenciálních problémů v rané fázi procesu návrhu.
• Počítačem podporované inženýrství (CAE): Software CAE zahrnuje simulační a analytické nástroje, které konstruktéři používají k vyhodnocování funkčnosti svých návrhů za různých podmínek, jako jsou napětí, teplo, dynamika kapalin a další. Nástroje CAE mají zásadní význam pro optimalizaci návrhů z hlediska výkonu, bezpečnosti a souladu s normami.
• Počítačem podporovaná výroba (CAM): Software CAM se používá k plánování, řízení a kontrole výrobních procesů přímo z modelů a výkresů vytvořených počítačem. Zahrnuje funkce pro generování drah obráběcích strojů, programování CNC strojů a plánování výrobních postupů, které pomáhají překlenout propast mezi návrhem a výrobou. Podívejte se na naše ocenění.
• Správa životního cyklu výrobků (PLM): Software PLM pomáhá řídit celý životní cyklus výrobku od jeho vzniku, přes technický návrh a výrobu až po servis a likvidaci. Integruje lidi, data, procesy a podnikové systémy a poskytuje komplexní informační páteř pro společnosti a v rámci celého rozsáhlého podniku.
• Automatizace elektronického návrhu (EDA): U výrobků s elektronickými součástkami se software EDA používá k návrhu a analýze elektronických systémů, jako jsou desky s plošnými spoji (PCB) a integrované obvody (IC). Nástroje EDA pomáhají inženýrům vytvářet schémata, rozvrhovat desky s plošnými spoji a simulovat elektronické obvody, aby byla zajištěna jejich spolehlivost a výkonnost.

K začlenění udržitelnosti do konstrukčního inženýrství nabízí software Siemens pokročilá řešení, která zlepšují udržitelné postupy v celém životním cyklu výroby. Jednou z klíčových inovací je technologie digitálních dvojčat, která umožňuje vytvářet virtuální modely procesů. To vám umožní simulovat a optimalizovat operace bez fyzických zkoušek, což snižuje množství odpadu, šetří energii a minimalizuje spotřebu surovin.

Software Siemens podporuje udržitelný návrh také tím, že zohledňuje dopad na životní prostředí již v nejranějších fázích vývoje výrobku. Začleněním kritérií udržitelnosti do svých konstrukčních a technických procesů můžete vyvíjet výrobky, které jsou efektivnější a méně náročné na zdroje.

Inženýrské nástroje Siemens navíc poskytují data a analýzy v reálném čase, což usnadňuje neustálé zlepšování výrobních procesů. To vám pomůže identifikovat neefektivitu, optimalizovat provoz a zavést energeticky úsporná opatření, což přispěje k udržitelnějšímu výrobnímu prostředí. Přečtěte si, jak společnost Siemens podporuje udržitelnost v různých odvětvích.

Integrovaný návrh v kontextu inženýrského softwaru pro výrobu znamená ucelený přístup, který hladce kombinuje různé softwarové nástroje a metodiky, aby zefektivnil celý proces vývoje a výroby výrobku. Tato integrace zahrnuje různé fáze řízení životního cyklu výrobku, od koncepčního návrhu až po výrobu, a zahrnuje použití propojených softwarových řešení, která umožňují efektivní výměnu dat a spolupráci mezi týmy. Zde se dozvíte, jak se integrovaný návrh projevuje v inženýrském softwaru pro výrobu:

• Plynulý tok dat: Integrovaný systém zajišťuje plynulý tok dat mezi různými fázemi vývoje výrobku. Při změně provedené v konstrukčním modelu se například automaticky aktualizují analytické modely a výrobní pokyny, čímž se zajistí konzistence a sníží riziko chyb.
• Pracovní prostředí podporující spolupráci: Software pro integrovaný návrh podporuje spolupráci mezi mezioborovými týmy, včetně konstrukčních, technických a výrobních oddělení. Týmy nacházející se na různých místech mohou pracovat na stejném projektu současně a sdílet poznatky a aktualizace v reálném čase, což zvyšuje efektivitu a inovace.
• Technologie digitálních dvojčat: Integrovaný návrh často zahrnuje digitální dvojčata, což jsou virtuální repliky fyzických výrobků. Tyto digitální modely poskytující cenné poznatky, které jsou podkladem pro fyzický výrobní proces, lze používat k simulaci, analýze a optimalizaci v průběhu celého životního cyklu výrobku.