Cílem bylo během pouhých 4 měsíců vyvinout a dostat na trh úpravu automatického přepínače jističe přizpůsobeného použití v novém geografickém regionu za jiných provozních podmínek – tj. změna ze střídavého proudu na stejnosměrný, jiná hodnota napětí rozvodné sítě a jiné provozní teploty.

Obě společnosti jsou každá špičkou svého oboru. Altair je tradičně jedním z nejvýznamnějších dodavatelů simulačních a výpočetních nástrojů pro výpočtáře i konstruktéry. V poslední době se dostává do popředí i v oblastech IoT, Data analytics a AI. Schneider Electric je lídrem v oblasti digitální transformace správy energií a automatizace v domácnostech, budovách, datových centrech, infrastruktuře a průmyslu.

Schneider Electric je dlouholetým zákazníkem společnosti Altair, který zpočátku používal pouze Altair Flux – nástroj pro elektromagnetické, elektrické a termální analýzy. Pro tento projekt však portfolio využívaných nástrojů rozšířil o několik dalších softwarových produktů simulujících další fyzikální jevy a využil je v jedné velké multi-fyzikální kombinované simulaci, tzv. co-simulaci.

Pro návrh přepínače jističe je výhodné simulovat nejen elektromagnetické jevy, ale i mechaniku (konkrétně dynamiku) pohybu jednotlivých součástí mechanismu.

Tento multidisciplinární přístup k návrhu založený na společném vy­uži­tí mezi sebou real-time komunikujících nástrojů Flux (elektromag­ne­ti­s­mus), MotionSolve (dynamika mechanismu) a Twin Activate (systémové modelování) v jedné běžící simulaci umožnil inženýrům společnosti Schneider Electric vyhodnotit rychle mnoho variant a určit optimální parametry návrhu pro různé provozní podmínky.

Co-simulace se realizovala tak, že Twin Activate pomocí blokových schémat v 1D modeloval jak elektronické obvody, tak řídicí strategii přepínače, a informace o toku elektrického proudu předával řešiči Flux. Ten ve 3D modelu zjišťoval silová působení vzniklá elektromag­ne­tic­kým polem a ovlivňoval tak dynamiku pohybu součástí řešenou v MotionSolve opět jako 3D úloha. MotionSolve s Fluxem komuniko­val oboustranně, tedy informace o pohybu součástí předával zase zpět do Fluxu a ovlivňoval tím zpětně elektromagnetické pole. Tento obecný postup lze pochopitelně využít i u dalších elektromagnetických úloh – namátkou při vývoji elektromotorů.

Dobrou zprávou, kterou výsledky představily, byla velmi těsná korelace mezi výsledky simulace a zkušebními daty, ale inženýři zároveň zjistili, že pouze dvě ze tří sad provozních podmínek, které testovali (při různých napětích a teplotách), poskytovaly uspokojující chování. Tím se zabránilo výrobě prototypů, které by při testování nevyhověly, a rychleji se podařilo návrh iteračně opravit. Inženýři tak díky simulacím dokázali splnit ambiciózní cíl uvedení jističe na trh za pouhé 4 měsíce!

Od doby, kdy byl projekt realizován, zažily velký rozmach technologie AI. Ve veřejném prostoru se mluví především o chatbotech a generátorech obrázků, ale již před jejich boomem mohli uživatelé využívat inženýrskou AI v nástrojích od Altair. Právě ta by dnes mohla výše popisovaný projekt ještě urychlit! V případě, kdy jsou simulovány komplexní elektromagnetické a mechanické úlohy pomocí 3D metody konečných prvků, může výpočet analýzy trvat i desítky hodin. Pro ověřovací fáze vývoje jsou takové simulace nezbytné a bez snížení jejich přesnosti se tomu nelze vyhnout. Ale v koncepční fázi vývoje, kdy hledáme optimální řešení, nejsou nejpřesnější simulace nezbytné, ale potřebujeme řešit velký počet variant. V této fázi si můžeme dovolit drobné nepřesnosti, pokud nám přinesou významnou časovou úsporu, abychom zvládli v omezeném čase ověřit co nejvíce koncepčních návrhů a porovnat je mezi sebou. V tom nám může pomoci právě umělá inteligence. Její rychlost a přesnost je skvělým kompromisem mezi velmi přesnou, ale časově náročnou tradiční simulací a značně nepřesnou, ale extrémně rychlou analýzou s využitím inter- a extrapolací.

Za všechny AI technologie, které Altair nabízí, můžeme jmenovat romAI, která je nyní implementovaná právě v Twin Activate. Ta umí podle základní sady několika málo přesných simulací predikovat chování a sledované parametry modelu i za podmínek, které doposud simulovány nebyly. U optimalizačních úloh lze tak počet iterací snížit z desítek na jednotky, což při několikahodinové náročnosti výpočtu jedné simulace znamená velmi zajímavou časovou úsporu. Důležité je zmínit, že tato technologie predikuje nejenom skalární hodnoty, ale především celé časové řady – dokáže předpovědět, jak se ta která sledovaná hodnota bude v průběhu děje dynamicky měnit.

Pokud se chcete o výpočetních nástrojích dozvědět více, neváhejte kontaktovat společnost Advanced Engineering, s. r. o., která je u nás oficiálním zástupcem Altair Engineering Inc. Náš tým vám rád pomůže s výběrem a implementací řešení, které nejlépe odpovídá vašim potřebám a požadavkům.