Modelado numérico en una gran empresa industrial.

¡Hola, Habr y sus queridos lectores!

Tuve suerte Trabajo en una gran empresa metalúrgica que aprecia la innovación, tiene equipos modernos, una buena base de laboratorio y socios en todo el mundo. Pero esto no significa en absoluto que fuera sencillo introducir y hacer popular una nueva herramienta de investigación. Quiero decirles por qué abordamos este tema, qué obstáculos encontramos, qué resultados logramos alcanzar y dónde queremos desarrollarnos. Prestaré especial atención a la pregunta de por qué llegamos a nuestros clientes con modelos numéricos. ¡Bienvenido a cat!

La idea de utilizar modelos numéricos para aumentar la eficiencia de los procesos de producción de productos laminados y su procesamiento apareció por primera vez en nuestro país en 2010 como parte de un intercambio de experiencias con una empresa metalúrgica de los Estados Unidos. En ese momento, nuestros colegas en el extranjero tenían un grupo de 4 ingenieros provenientes de la industria automotriz, y durante más de 10 años habían estado implementando proyectos para los tres grandes fabricantes de automóviles estadounidenses: Ford, General Motors y Chrysler. La presencia de un fuerte equipo de ingeniería y el proveedor de soluciones de acero para reducir el peso y mejorar la seguridad del automóvil, fue uno de los factores clave de adquisición en los Estados Unidos para los fabricantes de automóviles.

Durante los siguientes 5 años, demostramos y justificamos la necesidad de introducir herramientas similares con nosotros, comprar computadoras y software y capacitar al personal. Estos fueron los "tiempos oscuros" en nuestro proyecto. Muy a menudo tenía que responder estas preguntas:

• existen suficientes empresas y universidades para hacer esto de manera rápida, eficiente y económica, ¿por qué hacerlo dentro de la empresa?
• Hay suficientes especialistas experimentados altamente calificados en el mercado, ¿por qué enseñar a sus empleados?
• nuestros clientes ya cuentan con modernos centros de ingeniería, el mejor software y especialistas, ¿cómo podemos ayudarlos?

De manera sistemática, semana tras semana, abordamos estos y otros problemas similares, nos familiarizamos con los participantes del mercado: desarrolladores y distribuidores de software, universidades, centros de ingeniería para clientes. Las principales conclusiones que hicimos:

• Hay empresas y especialistas en el mercado que están listos para analizar cualquier proceso por métodos numéricos, pero de estos, las unidades están listas para cambiarse a ropa de trabajo, ponerse PPE, ir con nosotros a la producción real, ver el proceso, discutir el enunciado del problema, las opciones de simplificación y sugerir hipótesis. Incluso menos empresas están dispuestas a asumir la responsabilidad del resultado de la implementación de las soluciones propuestas;
• no existen empresas y especialistas en el mercado con amplia experiencia en la simulación numérica de procesos de metalurgia ferrosa;
• Las inversiones en software, capacitación del personal, computadoras se amortizan fácilmente en 2 años en comparación con el costo potencial de comprar dichos servicios.

El principal logro de nuestros "tiempos oscuros" fue una enorme red de conocidos con socios externos potenciales en Rusia y en el extranjero.

En 2015, alcanzamos nuestro objetivo: comenzamos a estudiar, recibimos nuestra primera computadora, la Dell Precision T7600 con 8 núcleos y 16 GB de RAM a bordo, y la primera licencia.


Nuestra primera computadora informática. Ahora trabaja regularmente con nosotros, considera los procesos de formación de tuberías y perfiles; un ejemplo fue en la imagen del título

Incluso cuando nos reunimos por primera vez con los clientes, vimos que había una grave falta de información sobre las propiedades físicas de los materiales. Nuestra empresa se convirtió en la primera en Rusia y en el cuarto productor de acero en el mundo, que proporciona sistemáticamente a sus clientes información sobre las propiedades especiales de los productos necesarios para el diseño digital y la optimización de productos.


El resultado de una prueba de flexión en un laboratorio y el resultado de la simulación de esta prueba

Ya en los primeros 6 meses de trabajo, pudimos abandonar dos trabajos previamente planificados con socios externos y realizarlos nosotros mismos. El efecto económico ascendió a varios millones de rublos.


Uno de los primeros trabajos: un modelo de prueba de productos de acero para determinar la resistencia a las balas, permite, sobre la base de las propiedades mecánicas, determinar si el material cumple con los requisitos de resistencia a las balas, calcular el espesor mínimo permitido de la armadura y optimizar la geometría del producto para aumentar las propiedades de protección.

Nuestro equipo ahora cuenta con 4 ingenieros altamente calificados en el campo del modelado numérico de producción y procesamiento de acero. Utilizamos el software de los principales desarrolladores del mundo Dassault Systemes, ANSYS, Autoform, cooperamos con 35 socios rusos y extranjeros, incluidos desarrolladores y distribuidores de software, centros de ingeniería, universidades. Entre las direcciones dominadas de modelado se encuentran los procesos de laminado en caliente y en frío, la producción de tuberías y perfiles especiales, el cálculo de estructuras de edificios, el estampado de piezas de automóviles y elementos de sistemas de techado. Una de las direcciones dominadas con éxito: el modelado de la planitud de los productos laminados y las tensiones internas después del laminado, el alisado y el corte solo lo realizan unas pocas empresas en el mundo.

Actualmente, una serie de tareas con grandes perspectivas de aplicación están en marcha. El modelo de pruebas de fuego le permitirá reproducir pruebas reales que son necesarias para obtener permiso para usar nuevos perfiles o estructuras en la construcción. Antes de la prueba, esta herramienta permitirá determinar su resultado con alta precisión, para optimizar las propiedades mecánicas de los productos laminados, la sección transversal del perfil y el paquete de protección contra incendios para garantizar los niveles requeridos de resistencia al fuego. Está previsto utilizar este modelo para promover nuevos tipos de productos de nuestra empresa, para desarrollar nuevos materiales de construcción, incluso conjuntamente con los clientes de la empresa.

El modelado de la transmisión y absorción de vibraciones brinda la oportunidad de optimizar las estructuras de soporte de los equipos que operan bajo altas cargas vibratorias para aumentar la confiabilidad y aumentar los períodos de revisión. El modelo piloto se está desarrollando como un ejemplo del equipo utilizado en nuestra empresa. Se puede lograr una mayor resistencia a la vibración tanto mediante la optimización geométrica del diseño como mediante el uso de materiales que absorben la vibración, incluido el acero. Se puede usar un modelo similar en el diseño de edificios residenciales en un marco de metal para mejorar el aislamiento acústico y reducir el costo de los materiales de insonorización.

Sabemos con certeza que la simulación numérica de procesos se aplica o implementa en muchas empresas y estamos seguros de que tenemos suficientes temas para el debate y el intercambio de conocimientos. Estamos listos para escribir más sobre nuestros proyectos y el software utilizado, para hablar sobre las características de la gestión de proyectos y el intercambio de conocimientos en nuestro equipo, dónde y cómo aprendemos y mucho más. Por favor, háganos saber en los comentarios si este tema es de interés para la comunidad Habr? Estaremos agradecidos por las preguntas, trataremos de responderlas.