TERMÉKSZIMULÁCIÓ Modellek, szimuláció 3. hét 2010. február 18. Előadó: Dr. Kovács Zsolt egyetemi tanár

A szimuláció fogalma A két rendszer: „eredeti” modell Szimuláció: egyik rendszer viselkedését egy másik rendszerrel leutánozzuk, imitáljuk. Analízis A két rendszer: „eredeti” modell Helye a tervezésben: a szintézis és értékelés között Kritériumok Szintézis Előterv Szimuláció Várható viselkedés Értékelés A terv értéke Döntés Jóváhagyott terv

Tulajdonságok előrejelzése: A tervezési folyamat minden fázisában több megoldás születik. Döntés, melyiket fejlesszük tovább Tulajdonságok előrejelzése: szimuláció Döntés egybevetés alapján: tárgyi információ normatív információ

Modell A szó eredete: latin modus, modulus (mérték, mód, módozat) Az eredeti leképezése A szó eredete: latin modus, modulus (mérték, mód, módozat) Modell a modellezettel hasonlósági összefüggésben van A hasonlósági szempontok típusai: Szerkezeti (strukturális) Működési (funkcionális) Formai (geometriai) S F G Szinkron modell (pl. tervrajz) Diakronikus modell : időbeni relációk  viselkedésmodell

A szimuláció folyamata A tervezési feladat meghatározása Az eredeti Az eredeti tervezése Szimulációs modell Az eredeti viselkedése Szimuláció a viselkedés imitálására Tényleges viselkedés Értékelés Módosítás Vége Döntés Megvalósítás

A termék tevékenységet támogat Tevékenykedő egyén Termék (eszköz) Környezet (egy része átalakul) Szimulálandó: a környezetre kifejtett hatás (pl szőnyeg tisztulása) termék –felhasználó kölcsönhatás (ergonómia) a termék megváltozása (elhasználódás)

A modellek csoportosítása Működési elvek tekintetében: Az eredeti és a modell közötti hasonlóság alapján a modellek fő kategóriái: szerkezeti modellek ikonos modellek analóg modellek matematikai modellek Más csoportosítás: anyagi (fizikai) modell szimbolikus modell

A modellek csoportosítása Szerkezeti modellek: Kvalitatív struktúra bemutatása  kvalitatív modellek folyamatábrák kapcsolási rajzok kvalitatív grafikonok működési tömbvázlatok

A modellek csoportosítása Szerkezeti modellek: teafőző folyamatábrái

A modellek csoportosítása Szerkezeti modellek: teafőző funkcióstruktúrája

A modellek csoportosítása Ikonos modellek: Ha a rendszer viselkedését nem lehet teljes mértékben matematikai összefüggésekkel kifejezni, akkor pl. képek rajzok makettek minták léptékhelyes modellek prototípusok Geometriai, statikai, kinematikai, dinamikai, termikus, kémiai stb. hasonlósági feltételek Anyagi modellek, amelyekkel kísérleteket lehet végrehajtani!

A modellek csoportosítása Analóg modellek: Az eredeti valamely tulajdonságának a modell egy másik tulajdonsága felel meg. (A viselkedés matematikai leírása azonos alakú.) Pl. a Fourier-féle hővezetési törvény és az Ohm-törvény: Fourier-féle törvény Ohm-törvény

A modellek csoportosítása Matematikai modellek (szimbolikus modellek) Elsődleges és másodlagos matematikai modellek. Elsődleges: fizikai és kémiai törvényszerűségek segítségével írják le a rendszer (termék) viselkedését: adott „gerjesztésre” mi a válasz. a F f

A modellek csoportosítása Matematikai modellek (szimbolikus modellek) Másodlagos (származtatott) matematikai modell: azonos anyagú, de eltérő geometriájú rúd válasza ismert. a1 F1 f1 E már nem szerepel a modellben:

A modellek csoportosítása Matematikai modellek (szimbolikus modellek) Elsődleges aposteriori matematikai modell: csak az ikonos modellel végzett vizsgálatot követően hozható létre F1 f1 a1 Elsődleges apriori matematikai modell: minden ismert, nincs szükség ikonos modellre (példánkban ismert az E értéke!)

Szimuláció matematikai modellekkel F1 f1

Szimuláció matematikai modellekkel Elsődleges matematikai modellek: fizikai (pl. statikai, hőtani stb.) modellek, diff- egyenletrendszerek algebrai regressziós modellek – mérések alapján meghatározott együtthatókkal sztochasztikus modellek (pl. megbízhatóság vizsgálata)

Matematikai modell – modellezés végeselemekkel Végeselem modell Modell felépítése: Szerkezeti elemek geometriája, végeselem hálózat kialakítása, kapcsolatok szerkezet Peremfeltételek (kényszerek, erők) Megoldás: feszültségmező, elmozdulás-mező Közelítő!

Szimuláció a terméktervezésben A következő kérdéseket kell megválaszolni: 1. Úgy működik-e a termék, ahogy terveztük? (műszaki, ergonómiai stb. funkcióik) 2. Gyártható-e a tervezett mennyiségben, minőségben, áron?

Feladat és probléma

Feladat és probléma

Feladattípusok megoldási folyamata

Szimuláció a terméktervezésben Szimulációs eljárások a kérdések megválaszolására: 1. A meghibásodási módok és hatások elemzése (FMEA, pl. Ford EU 1626) 2. Anyagi modellek vizsgálata (idealizálástól mentes lehet) 3. Matematikai modellek 4. Végeselem-eljárás 5. Prototípusok, kísérleti vizsgálatok (DOE), félüzemi vizsgálatok

Szimuláció a terméktervezésben 6. Gráfok, hálótervek (Meghibásodás, logisztika) 7. Minőségre tervezés (QFD) 8. DfX technikák

Szimuláció a terméktervezésben 8. DfX technikák

Szimuláció a terméktervezésben 9. Gyártás és szerelés elemzés, tervezés: DFM, DFA (DFMA, DFAA)

Szimuláció a terméktervezésben 10. Ergonómiai szimuláció - embermodell

Szimuláció a terméktervezésben 11. Értékelemzés (előkészítő-, információs-, alkotó-, értékelő-, megvalósító szakasz) 12. Piaci-gazdasági szimuláció (előrejelzések, jövedelmezőség, megtérülés) 13. A termék formájának szimulációja (megjelenítés, látványterv) 14. Társadalmi és etikai szimuláció 15. A környezeti hatások szimulálása

Szimuláció a terméktervezésben 15. A környezeti hatások szimulálása

Szimuláció a terméktervezésben 15. A környezeti hatások szimulálása – életciklus elemzés