Numerische Modellierung in einem großen Industrieunternehmen

Hallo, Habr und seine lieben Leser!

Ich hatte Glück. Ich arbeite in einem großen metallurgischen Unternehmen, das Innovation schätzt, über moderne Geräte, eine gute Laborbasis und Partner auf der ganzen Welt verfügt. Dies bedeutet jedoch keineswegs, dass es einfach war, ein neues Forschungswerkzeug einzuführen und populär zu machen. Ich möchte Ihnen sagen, warum wir dieses Thema aufgegriffen haben, auf welche Hindernisse wir gestoßen sind, welche Ergebnisse wir erzielt haben und wo wir uns entwickeln wollen. Ich werde mich besonders mit der Frage befassen, warum wir mit numerischer Modellierung zu unseren Kunden gekommen sind. Willkommen bei Katze!

Die Idee, mithilfe numerischer Modelle die Effizienz der Produktionsprozesse von Walzprodukten und deren Verarbeitung zu steigern, entstand 2010 in unserem Land im Rahmen eines Erfahrungsaustauschs mit einem Stahlunternehmen aus den USA. Zu dieser Zeit hatten unsere Kollegen in Übersee eine Gruppe von 4 Ingenieuren aus der Automobilindustrie, die seit mehr als 10 Jahren Projekte für die drei großen amerikanischen Autohersteller - Ford, General Motors und Chrysler - umsetzten. Die Anwesenheit eines starken Ingenieurteams und des Lieferanten von Stahllösungen zur Gewichtsreduzierung und Verbesserung der Fahrzeugsicherheit war einer der wichtigsten Beschaffungsfaktoren für Autohersteller in den USA.

In den nächsten 5 Jahren haben wir die Notwendigkeit bewiesen und begründet, ähnliche Tools bei uns einzuführen, Computer und Software zu kaufen und Mitarbeiter zu schulen. Dies waren die "dunklen Zeiten" in unserem Projekt. Meistens musste ich folgende Fragen beantworten:

• Es gibt genügend Unternehmen und Universitäten, um dies schnell, effizient und kostengünstig zu tun. Warum innerhalb des Unternehmens?
• Es gibt genügend hochqualifizierte erfahrene Spezialisten auf dem Markt. Warum sollten Sie Ihre Mitarbeiter unterrichten?
• Unsere Kunden haben bereits moderne Engineering-Zentren, die beste Software und Spezialisten. Wie können wir ihnen helfen?

Wir haben uns Woche für Woche systematisch mit diesen und ähnlichen Themen befasst und Marktteilnehmer kennengelernt - Entwickler und Distributoren von Software, Universitäten, Customer Engineering Center. Die wichtigsten Schlussfolgerungen, die wir gezogen haben:

• Es gibt Unternehmen und Spezialisten auf dem Markt, die bereit sind, Prozesse mit numerischen Methoden zu analysieren. Von diesen sind die Einheiten jedoch bereit, Arbeitskleidung anzuziehen, PSA anzuziehen, mit uns in die reale Produktion zu gehen, den Prozess zu betrachten, die Problemstellung zu diskutieren, Optionen zu vereinfachen und Hypothesen vorzuschlagen. Noch weniger Unternehmen sind bereit, die Verantwortung für das Ergebnis der Umsetzung der vorgeschlagenen Lösungen zu tragen.
• Es gibt keine Unternehmen und Spezialisten auf dem Markt, die über umfangreiche Erfahrung in der numerischen Simulation von Eisenmetallurgieprozessen verfügen.
• Investitionen in Software, Mitarbeiterschulung und Computer zahlen sich im Vergleich zu den potenziellen Kosten für den Kauf solcher Dienste innerhalb von zwei Jahren aus.

Die wichtigste Errungenschaft unserer "dunklen Zeiten" war ein riesiges Netzwerk von Bekannten mit potenziellen externen Partnern in Russland und im Ausland.

2015 haben wir unser Ziel erreicht - wir haben mit dem Studium begonnen, wir haben unseren ersten Computer erhalten - den Dell Precision T7600 mit 8 Kernen und 16 GB RAM an Bord sowie die erste Lizenz.


Unser erster Computer. Er arbeitet jetzt regelmäßig mit uns zusammen, er betrachtet die Prozesse des Formens von Rohren und Profilen - ein Beispiel war im Titelbild

Schon als wir uns zum ersten Mal mit Kunden trafen, stellten wir fest, dass es an Informationen über die physikalischen Eigenschaften von Materialien mangelte. Unser Unternehmen war das erste in Russland und der vierte Stahlproduzent der Welt, das seinen Kunden systematisch Informationen über die besonderen Eigenschaften von Produkten liefert, die für das digitale Design und die Optimierung von Produkten erforderlich sind.


Das Ergebnis eines Biegetests in einem Labor und das Simulationsergebnis dieses Tests

Bereits in den ersten 6 Monaten der Arbeit konnten wir zwei zuvor geplante Arbeiten mit externen Partnern aufgeben und selbst durchführen. Der wirtschaftliche Effekt belief sich auf mehrere Millionen Rubel.


Eine der ersten Arbeiten - ein Modell zum Testen von Stahlprodukten auf Geschossbeständigkeit - ermöglicht es, anhand der mechanischen Eigenschaften zu bestimmen, ob das Material die Anforderungen an die Geschossbeständigkeit erfüllt, die minimal zulässige Panzerungsdicke zu berechnen und die Geometrie des Produkts zu optimieren, um die Schutzeigenschaften zu verbessern

Unser Team hat jetzt 4 hochqualifizierte Ingenieure auf dem Gebiet der numerischen Modellierung der Stahlproduktion und -verarbeitung. Wir verwenden die Software der weltweit führenden Entwickler Dassault Systemes, ANSYS, Autoform und arbeiten mit 35 russischen und ausländischen Partnern zusammen, darunter Softwareentwickler und -vertreiber, Ingenieurzentren und Universitäten. Zu den beherrschten Modellierungsrichtungen zählen Prozesse des Warm- und Kaltwalzens, die Herstellung spezieller Rohre und Profile, die Berechnung von Gebäudestrukturen, das Stanzen von Autoteilen und Elementen von Dachsystemen. Eine der erfolgreich gemeisterten Richtungen - die Modellierung der Ebenheit von Walzprodukten und der inneren Spannungen nach dem Walzen, Richten und Schneiden - wird nur von wenigen Unternehmen auf der Welt durchgeführt.

Derzeit laufen eine Reihe von Aufgaben mit guten Bewerbungsaussichten. Mit dem Modell der Brandprüfungen können Sie echte Prüfungen reproduzieren, die erforderlich sind, um die Genehmigung zur Verwendung neuer Profile oder Strukturen im Bauwesen zu erhalten. Mit diesem Werkzeug kann vor dem Testen das Ergebnis mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, um die mechanischen Eigenschaften von Walzprodukten, den Querschnitt des Profils und das Brandschutzpaket zu optimieren und den erforderlichen Feuerwiderstand sicherzustellen. Es ist geplant, dieses Modell zu verwenden, um neue Arten von Produkten unseres Unternehmens zu fördern und neue Baumaterialien zu entwickeln, auch in Zusammenarbeit mit den Kunden des Unternehmens.

Die Modellierung der Übertragung und Absorption von Vibrationen bietet die Möglichkeit, die Tragstrukturen von Geräten zu optimieren, die unter hohen Vibrationslasten betrieben werden, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen und die Überholungszeiten zu verlängern. Das Pilotmodell wird als Beispiel für die in unserem Unternehmen verwendete Ausrüstung entwickelt. Eine Erhöhung der Vibrationsfestigkeit kann sowohl durch geometrische Optimierung des Designs als auch durch die Verwendung vibrationsabsorbierender Materialien, einschließlich Stahl, erreicht werden. Ein ähnliches Modell kann bei der Gestaltung von Wohngebäuden auf einem Metallrahmen verwendet werden, um die Schalldämmung zu verbessern und gleichzeitig die Kosten für Schallschutzmaterialien zu senken.

Wir wissen mit Sicherheit, dass in vielen Unternehmen eine numerische Simulation von Prozessen angewendet oder implementiert wird, und wir sind sicher, dass wir genügend Themen für Diskussionen und Wissensaustausch haben. Wir sind bereit, mehr über unsere Projekte und die verwendete Software zu schreiben, über die Funktionen des Projektmanagements und des Wissensaustauschs in unserem Team zu sprechen, wo und wie wir lernen und vieles mehr. Bitte teilen Sie uns in den Kommentaren mit, ob dieses Thema für die Habr-Community von Interesse ist. Wir werden für die Fragen dankbar sein, wir werden versuchen, sie zu beantworten.