Design Automation Associates (DAA) case study (Mexican Spanish)

NX
Asociación de Automatización de Diseño
El análisis automatizado de vibración de tableros de circuitos reduce los errores
y da como resultado un proceso 100 veces más rápido
Industria
Electrónica y semiconductores
Retos comerciales
Análisis iterativos lentos
necesarios para los productos
de ingeniería según pedido
Claves para el éxito
Funcionalidad integrada de
modelado y análisis de NX
Interfaz de programación de
aplicaciones incorporada en
NX Open
Procesos automatizados
que retienen la apariencia
y sensación de NX
Resultados
Proceso de análisis iterativo
de 40 horas se reduce
a 15 minutos
Los procesos automatizados
pueden ser ejecutados
por alguien que no sea un
analista. Los usuarios de NX
necesitan poca capacitación
adicional
Menos cálculos manuales
reducen los errores
El uso de NX Open para automatizar
el diseño iterativo y los procesos
de análisis tiene como resultado
operaciones altamente eficientes
y estandarizadas dentro de una
interfaz NX familiar
Ingenieros que ayudan a ingenieros
Fundada por tres ingenieros de United
Technologies en 1995, Design Automation
Associates Inc. (DAA) ofrece una variedad
de servicios de consultoría de ingeniería,
enfocándose en ayudar a las empresas
a automatizar su desarrollo de productos
y procesos de configuración. La empresa,
que hasta ahora cuenta con un personal
de 20 integrantes, brinda servicios a un
amplio rango de industrias, que incluyen
equipos de rotación, empaques electrónicos,
maquinaria industrial, industria aeroespacial,
militar y automotriz.
DAA tiene mucha experiencia en
determinar qué actividades son
convenientes de automatizar. Una de
las más promisorias incluye el diseño
y análisis de productos de ingeniería
según pedido (ETO) y configuración
según pedido (CTO). "Los problemas
iterativos se producen en todas las áreas
de diseño y análisis de ingeniería, pero en
especial en empresas con productos de
ingeniería según pedido y configuración
según pedido en los que ciertas piezas
se diseñan de manera tan repetitiva que
la automatización puede proporcionar
ahorros enormes", afirma John Lambert,
Presidente y CEO de DAA.
Como un ejemplo específico en el caso
de los empaques electrónicos, Lambert
indica el Análisis de Elementos Finitos
(FEA) que se debe realizar en los tableros
de circuitos impresos (PCB) para los ETO.
"Estas empresas deben volver a diseñar
sus tableros de circuitos para cada pedido
nuevo. Incluso cuando las empresas
utilizan una buena tecnología de análisis,
hay mucho trabajo por hacer a mano",
explica Lambert. En muchos casos, es
necesario realizar cálculos manuales para
determinar las cargas, por ejemplo,
y para evaluar los resultados de un análisis.
"Muchos de estos cálculos, como por
ejemplo los que se utilizan para interpretar
resultados, requieren procedimientos
especializados que son parte de la
propiedad intelectual de una empresa,
lo que los hace únicos y le da capacidad
www.siemens.com/nx
"El conjunto de herramientas
de NX tiene una funcionalidad
de clase mundial".
John Lambert
Presidente, CEO
DAA
de competir",
continúa Lambert.
"Existe un dominio
completo de lógica
y cálculos que
no se añadirá a
ningún software
de análisis como
funcionalidad
lista para usar, ya que es específica de la
empresa".
DAA ha presenciado situaciones en la que
el proceso de análisis de solamente un
producto de ETO tomó hasta 40 horas.
"Y una empresa puede realizar el mismo
proceso de análisis 100 a 200 veces por
año", comenta Lambert. "Además del
tiempo y la experiencia en que se incurre,
depender tanto de los cálculos manuales
introduce la posibilidad de error".
Cada vez que DAA observa intentos de
automatización, casi siempre se presenta
en la forma de macros, que son, como
indica Lambert, "tecnología con veinte
años de edad".
Mucho más allá de las macros
Los ingenieros de DAA utilizan una
cantidad de soluciones de diseño y análisis
avanzadas en sus trabajos, pero cuando
se trata de automatizar análisis complejos
e iterativos y ciclos de diseño-análisis en
el ambiente NX, la empresa confía en el
Software NX™ de Siemens PLM Software.
"El conjunto de herramientas de NX tiene
una funcionalidad de clase mundial",
afirma Lambert. "Con NX, obtenemos
capacidades de modelado y análisis
integradas, además de NX Open". NX
Open es la interfaz de programación
de aplicaciones (API) integrada dentro
de NX. DAA utiliza NX Open, junto con
algo de código personalizado, para sus
automatizaciones más complejas. "Los
problemas en los que nos enfocamos
requieren mayor complejidad
y automatización, más allá de la que
soportan las capacidades listas para usar",
indica Lambert. "Para eso, utilizamos
NX Open".
Como ejemplo de la automatización
que ha realizado DAA mediante el uso
de NX, Lambert describe un Análisis de
Elementos Finitos de un PCB destinado
para uso en una aplicación aeroespacial.
"Este es un ejemplo genial de una tarea
que se debe realizar de manera iterativa,
en parte porque hay muchísimas variables
de diseño, como los componentes en el
tablero y los soportes, que se pueden
cambiar", explica Lambert. "Además, los
tableros están sujetos a vibraciones aleatorias
y, dependiendo del espectro, puede haber
una o más zonas de aislamiento. Se debe
cambiar iterativamente las frecuencias para
alejarlas de las "zonas de aislamiento"
y dirigirlas hacia áreas de menor vibración,
pero no es tan simple, porque al hacerlo
se pueden aumentar las cargas y las
tensiones. Al cambiar frecuencias, se
debe volver a evaluar las cargas. Y en
los empaques electrónicos suele haber
componentes que tienen frecuencias
cercanas los unos con los otros, por lo que
se magnifican entre sí. Se transforma en
un juego iterativo extenuante para lograr
el equilibrio entre la colocación adecuada
de la frecuencia y la integridad estructural
del tablero".
"Los problemas en los que
nos enfocamos requieren
mayor complejidad
y automatización, más
allá de la que soportan
las capacidades listas para
usar. Para eso, utilizamos
NX Open".
John Lambert
Presidente, CEO
DAA
La versión automatizada de DAA de
este proceso, que para el usuario luce
como funcionalidad NX nativa, incluye el
modelado geométrico, preprocesamiento
de análisis de elemento finito
y postprocesamiento y análisis mediante el
uso de software NX Nastran®. Comenzando
con el modelo de geometría NX del PCB, el
programa crea automáticamente la malla
de elemento finito y aplica las propiedades
del material adecuadas. Luego, ejecuta
iterativamente un análisis de extracción
de frecuencia (Solución NX Nastran 103).
El código personalizado escrito por DAA,
mediante el uso de NX Open, compara los
resultados con el espectro de vibración
aleatorio y luego continúa el ciclo y las
modificaciones iterativos en la geometría
del PCB hasta que las frecuencias de
vibración del PCB quedan fuera de la zona
de aislamiento en la curva de vibración
aleatoria. A continuación, se realizan
cálculos personalizados para determinar
las cargas, seguidos de análisis de tensión
y deflexiones (Solución NX Nastran
101). Algunos códigos personalizados
adicionales combinan estos resultados
con conocimientos de la industria y de
procesos para generar predicciones de
vida útil, hacer comparaciones con límites
de materiales y, finalmente, determinar
si el diseño es aceptable. De no ser así, el
proceso vuelve a comenzar y las iteraciones
continúan hasta que el diseño cuenta con
una integridad estructural adecuada.
En este ejemplo, indica Lambert, el análisis
térmico no está incluido, pero podría
estarlo: "Generalmente existe un análisis
térmico que se debe realizar y que también
puede incluirse en la automatización".
Enorme ahorro de tiempo y menos errores
Uno de los beneficios más obvios de la
automatización, como se ilustra en el
ejemplo del PCB, es el tiempo que ahorra.
Lambert ha visto situaciones en las que
un análisis que anteriormente tomaba
40 horas se realiza ahora mediante el
proceso automatizado en 15 minutos.
Por supuesto, crear la automatización lleva
tiempo. DAA tiene una buena regla general
para estimar qué tanto tiempo. "Crear
una rutina de automatización ligeramente
sólida toma aproximadamente 10 veces
más que lo que toma ejecutar una sola
iteración", explica Lambert. "Por eso, no
todo es apropiado para la automatización.
Si se trata de un análisis que realizará
una empresa solamente un par de veces,
probablemente no vale la pena. Pero
si se trata de algo que realizan 25,
100 o 200 veces al año, tiene mucho sentido".
¿Cuál es el nivel de habilidad necesario
para crear una automatización como la
que describe? "Se necesita a alguien que
posea un nivel moderado de capacidad
de programación", afirma Lambert. "La
función de registro generará una gran
cantidad de códigos de NX Open, pero es
Soluciones/Servicios
NX CAE
NX Nastran
www.siemens.com/nx
Negocio principal del cliente
Design Automation Associates
Inc. brinda servicios de
consultoría en ingeniería
basada en el conocimiento
e ingeniería mecánica.
www.daasolutions.com
Ubicación del cliente
Suffield, Connecticut
Estados Unidos
necesario saber cómo abrir esos códigos,
editarlos y mejorarlos, de manera que sean
más adecuados para una aplicación de
propósito general en lugar de solamente
un registro de pulsación de teclas".
Existen muchos otros beneficios de la
automatización de procesos iterativos con
NX. Las automatizaciones mantienen el
aspecto y la sensación de NX, por lo que
los usuarios que se sienten cómodos con
NX necesitarán un mínimo de capacitación
para utilizarlas. Además, una vez que
analistas expertos los automatizan, los
procesos pueden ser ejecutados
por usuarios con menor educación
y capacitación, lo que libera a los
analistas para proyectos más difíciles. La
automatización de un proceso también
tiene el efecto de estandarizarlo y eliminar
los errores humanos, como los errores de
los analistas en los cálculos manuales.
DAA ha tenido tanto éxito con el uso de
la automatización de NX que a Lambert
le sorprende que no haya más empresas
que saquen partido de la funcionalidad
de programación del software. "NX
contiene capacidades muy poderosas, pero
observamos que rara vez se utiliza, a pesar
de que existe una gran necesidad de este
tipo de automatización entre nuestros
clientes", declara. "En las situaciones
correctas, los procesos automáticos con
NX pueden bien valer la inversión".
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México
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