Příklady

Například HTC Sweden, globální podnik s podlahovými systémy, jehož diamantové brusky mění betonové podlahy v hladké pracovní plochy, snížil za pomoci digitálního prototypování náklady na produktový vývoj až o 97 procent. Předchozí metoda – stavba fyzických modelů nových produktů – stála HTC až půl milionu dolarů na jeden prototyp, přičemž některé produkty vyžadovaly i pět takových modelů. Prostřednictvím digitálního prototypování HTC vytvořilo počítačový pracovní postup, kde jednotlivé týmy na konceptuální design, konstrukci, výrobu a nákup materiálu vzájemně propojuje jeden digitální model. Tento digitální model simuluje kompletní produkt a poskytuje inženýrům HTC schopnost navrhnout, vizualizovat a simulovat své produkty digitálně.

V České republice zase můžeme zmínit společnost Aquacomp Hard, která dodává zařízení pro povrchové úpravy, zejména do automobilového průmyslu. Digitální prototypování pomáhá konstruktérům Aquacomp Hard prostřednictvím softwaru Autodesk Inventor především v jejich představivosti. Výkres nemusejí tvořit od jednotlivých 2D výkresů, ale de facto celé zařízení modelují, skládají ho z jednotlivých prvků. Konstruktérům poskytuje lepší přehled o celé konstrukci, dělají mnohem méně chyb, eliminují kolize a nebojí se pustit do daleko složitějších řešení. V případě zařízení pro úpravu povrchů v automobilovém průmyslu je například možné namodelovat typickou karoserii auta a zabránit případným kolizím s konstrukcí lakovací či jiné linky.

Lakovací linka vytvořená společností Aquacomp Hard

Mechatronika na vzestupu

Výhoda digitálního prototypování je nejlépe patrná při jeho použití na rychle rostoucí počet mechatronických produktů, které vyžadují mechanické, elektronické a počítačové techniky. Mechatronika je kombinace mechaniky, elektroniky a softwarového inženýrství, která umožňuje vývoj jednodušších, efektivnějších a spolehlivějších víceúčelových systémů. Je životně důležitá pro mnoho odvětví výrobního průmyslu, jako spotřební zboží, letecký a obranný průmysl, automobilový průmysl, zdravotnictví a zpracování materiálů.

Například v automobilovém průmyslu pomáhá mechatronika výrobcům nabízet zákazníkům atraktivní nové funkce v krátkém čase – detekce slepých míst, palubní GPS systémy – přičemž zlepšuje spolehlivost a snižuje náklady nejen ve výrobě, ale i v pozáručním servisu a při reklamacích. Jak vyplývá z výzkumu AMR, mechatronika je hlavním tahounem inovací – třicet až čtyřicet procent inovací v automobilových výrobcích pochází ze zvyšujícího se podílu mechatronického obsahu.

Stroj na úpravu podlahových povrchů od HTC Sweden – vizualizace

Přestože mechatronické produkty jsou oblíbené a mohou přinášet značnou strategickou výhodu, jsou také poměrně složité. Například rozvoj elektronických a mechatronických součástí vozidel si vyžádal rozšíření softwarového kódu palubního počítače z původního milionu řádek v období devadesátých let až na současných více než sto milionů.

Zvyšující se složitost mechatronických produktů se stále více střetává s potřebami zákazníků na rychlost dodání a flexibilitu. Toto místo může být velmi úzké, na druhou stranu je také velkou příležitostí pro oblast dříve podceňovaných návrhových procesů. Zatímco skutečné náklady na design jsou ve výrobě relativně nízké (v průměru asi pět procent), výsledky návrhového procesu diktují více než padesát procent z celkových výrobních nákladů. Výrobcům se zkrátka vyplatí věnovat více pozornosti nejen tomu „jaký“ je návrh, ale také „jak“ jej vyrobit.

Přínosy digitálního prototypování pro mechatroniku

Použití digitálního prototypování umožňuje rychlý návrh všech technických součástí. To představuje obrovský pokrok od tradičního, časově náročného, na chyby citlivého a nákladného přístupu, který spočívá v předávání kaskádových a vzájemně závislých součástí návrhu sériově od jednoho specializovaného oddělení k dalšímu po celou dobu vývoje produktu. S digitálně prototypovaným navrhováním mechatronických produktů mají vývojáři stálý přehled o tom, na čem zrovna pracuje jiné oddělení, jak produkt postupně prochází přes návrh až k výrobě.

Propojené procesy produktového managementu umožňují stále aktuální soupisy materiálů. Takže například když se zmenší nebo ohne hliníkový povrch produktu, množství objednaných hliníkových desek se okamžitě změní dle potřeby. Výsledkem této otevřené zpětnovazebné smyčky jsou nejen rychleji, ale i lépe navržené produkty a lepší vztah se zákazníky. Jak také vyplynulo z výzkumu skupiny Aberdeen Group. Špičkoví výrobci používající digitální prototypování překonávají konkurenci, která jej nepoužívá, tím, že dostanou své produkty na trh v průměru o 58 dnů dříve.

Přínosem je nejen rychlost, ale i prokazatelné úspory na fyzických prototypech a obchodní růst. Zářným příkladem může být americká firma BigToys budující na míru ušitá hřiště pro školy a komunity. Ta dříve vytvářela nákladné fyzické prototypy, které někdy pokrývaly i celé městské bloky. Přechodem na digitální prototypování společnost zkrátila dobu uvedení projektu na trh z několika měsíců na pouhých pár týdnů – přitom ušetřila náklady na vývoj, pracovní sílu a materiály. Zlepšila spokojenost zákazníků tím, že jim umožnila podílet se na návrhu, a také téměř eliminovala produkci odpadu, neboť jakékoli návrhové změny se uskutečnily ještě předtím, než došlo na použití fyzického materiálu. Od okamžiku implementace nového návrhového procesu se příjmy společnosti BigToys téměř ztrojnásobily, velké části tohoto růstu bylo dosaženo na mezinárodním trhu. Díky virtuálním digitálním modelům namísto fyzických může BigToys doručovat svým zákazníkům modely prakticky v reálném čase.

Generace „virtual natives“

Rostoucí oblíbenost digitálního prototypování v oblasti designu má hlubší důvod než pouhá obchodní měřítka. Hodnota těchto nových návrhových nástrojů je značná a spolu s nimi přichází i nová generace konstruktérů a designérů zvyklých žít – ať v práci, nebo při zábavě – ve světě, který spojuje virtuální a fyzický svět do jednotné reality. Tato generace „virtual natives“ (tedy těch, kteří se obrazně řečeno pohybují v digitálním prostoru jako doma) se svým úsilím sloučit skutečné a virtuální světy do jednoho přetváří stávající průmyslová odvětví a slibuje vznik nových.

Realistická vizualizace automobilového motoru

V odvětví průmyslové výroby boří nástroje virtuálního designu a digitálního prototypování existující bariéry – čas, peníze, vzdálenost, jazyk – s cílem vybudovat týmový ekosystém, ve kterém designéři, konstruktéři, obchodníci a zákazníci nepřetržitě spolupracují od konceptu až po výrobu. Výsledkem je lépe navržený produkt, jehož výroba stojí méně, dostane se dříve na trh, generuje vyšší marže, poskytuje interním zdrojům svobodu v inovacích a líbí se zákazníkům.