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Qu'est-ce que le logiciel de simulation et CAE ?
Les logiciels de simulation et d'ingénierie assistée par ordinateur (CAE) permettent aux ingénieurs, analystes et concepteurs de réaliser des analyses par éléments finis (FEA), des dynamiques des fluides numériques (CFD), des dynamiques multibody (MDB) et des optimisations. Le logiciel de simulation peut également être appelé logiciel de simulation CAE en raison de son association avec l'analyse CAE et son application. Le logiciel de simulation peut créer des modèles basés sur des données mathématiques et les placer dans un système prédéfini. En analysant ces modèles, les ingénieurs étudient la relation entre le modèle et le système et les interactions qui se produisent dans un environnement contrôlé. Cela aide à prédire les performances, les défauts et à évaluer la durée de vie potentielle du produit.
Que signifie le logiciel de simulation et CAE ?
CAE signifie ingénierie assistée par ordinateur. Le terme ingénierie assistée par ordinateur est utilisé comme un terme technique pour la simulation tandis que le terme simulation est souvent entendu sur le marché lorsque les utilisateurs se réfèrent à la simulation d'ingénierie.
Quelles sont les caractéristiques communes des logiciels de simulation et CAE ?
Voici quelques caractéristiques principales des logiciels de simulation :
Dynamique des fluides numériques (CFD) : L'une des principales formes d'analyse d'ingénierie que le logiciel CAE effectue est la CFD. La CFD est un moyen de modéliser le comportement des fluides et des gaz. Cela inclut la modélisation de la façon dont ils interagissent les uns avec les autres ainsi qu'avec les surfaces avec lesquelles ils entrent en contact. Cette fonctionnalité peut résoudre des problèmes tels que l'identification des fluides incompressibles et compressibles, des écoulements laminaires et turbulents, ainsi que des problèmes d'écoulement multiphase.
Analyse par éléments finis (FEA) : La FEA est une méthode numérique utilisée pour résoudre des problèmes d'ingénierie. Ce processus est utilisé pour décomposer un grand problème en une poignée de plus petits, appelés éléments finis. En utilisant cette méthode, les ingénieurs peuvent décomposer des problèmes d'ingénierie complexes en morceaux gérables. L'une des principales façons dont les ingénieurs utilisent la FEA est de créer des représentations de modèles dans lesquelles ils peuvent tester comment les objets interagissent les uns avec les autres, ce qui fournit une compréhension de la façon dont un objet réel serait affecté par d'autres forces physiques. Des exemples incluent la modélisation de ponts, les tests de collision de voitures et les tests de l'intégrité structurelle de tout objet donné.
Simulation d'événements mécaniques : La simulation d'événements mécaniques permet aux ingénieurs de simuler comment les objets réagiront à certains événements dans la vie réelle. Un bon exemple de cela est une simulation de la façon dont un téléphone mobile interagira avec un sol en ciment dans le cas où il serait accidentellement tombé. Dans la simulation, le logiciel peut indiquer si l'écran du téléphone se fissurera ou si d'autres problèmes permanents seront causés. Le logiciel peut ensuite suggérer des modifications à apporter au téléphone pour le rendre plus durable et protégé en cas de chute ; en considérant ces modifications, les utilisateurs peuvent tester la simulation jusqu'à ce que le produit soit ajusté à leur goût.
Simulation électromagnétique : La simulation électromagnétique permet aux utilisateurs de simuler les propriétés électromagnétiques des composants ou des systèmes. Cela permet aux ingénieurs dans des industries telles que l'électronique et les communications de déterminer l'efficacité de la conception de leurs composants.
Simulation thermique : La simulation thermique permet aux utilisateurs de simuler comment les propriétés physiques des matériaux changent avec les variations de température. La simulation thermique peut être utilisée pour simuler des domaines tels que le refroidissement électronique, la gestion thermique automobile, les échangeurs de chaleur, les récipients sous pression et d'autres applications où les utilisateurs doivent simuler l'effet des charges thermiques.
Autres caractéristiques des logiciels de simulation et CAE : Simulation structurelle
Quels sont les avantages des logiciels de simulation et CAE ?
Accélère le temps de conception : Le logiciel de simulation accélère le temps nécessaire aux ingénieurs pour prototyper et tester comment les objets se comporteront dans le monde réel. Cela permet aux ingénieurs produits d'améliorer les performances de conception bien avant qu'un produit ne soit fabriqué. Un exemple majeur de cela est la façon dont les ingénieurs aéronautiques fabriquent un avion capable de supporter le stress de l'atterrissage sur une piste. Dans ce processus, il y a tellement de variables à prendre en compte, y compris le matériau, la taille et la vitesse de l'avion. Étant donné le nombre de facteurs qui entrent dans la conception de la sécurité et des performances d'un avion, on pourrait penser qu'il faudrait d'innombrables jours pour manipuler la conception afin de créer un produit fiable. Cependant, le CAE permet aux ingénieurs d'accélérer ce processus en exécutant des simulations d'atterrissages d'avions et en détaillant des moyens exacts par lesquels l'ingénieur peut améliorer la conception.
Économise de l'argent : Le logiciel de simulation est entièrement virtuel et réalisé sur ordinateur, d'où le nom "ingénierie assistée par ordinateur". Étant donné que ces simulations sont toutes effectuées virtuellement, cela permet aux entreprises d'économiser beaucoup d'argent en n'ayant pas à fabriquer d'innombrables conceptions avant d'obtenir le produit final correct. Par exemple, les ingénieurs automobiles peuvent simuler comment un accident de voiture se produirait avant même de devoir réaliser l'expérience finale. De cette façon, avant que les tests de collision de voitures ne se produisent, les équipes d'ingénierie ont déjà une bonne idée de la façon dont le test se déroulera. Le résultat est de devoir dépenser moins d'argent pour tester et jeter des prototypes physiques réels.
Améliore les tests : Lorsque les prototypes arrivent enfin aux tests physiques, le logiciel de simulation peut aider à analyser ce qui se passe pendant le test et à identifier les défauts clés qui se sont produits. Par exemple, si une voiture a été testée pour l'impact et que la carrosserie de la voiture n'était pas assez solide pour résister à un accident, le logiciel de simulation peut identifier exactement ce qui a mal tourné et suggérer ce qui doit être changé.
Qui utilise les logiciels de simulation et CAE ?
Les logiciels de simulation et CAE sont utilisés dans divers secteurs de l'industrie manufacturière et de l'ingénierie. Leurs principales fonctions incluent la simulation, la validation et l'optimisation des produits, qui peuvent être largement appliquées à toute entreprise cherchant à tester et améliorer un produit fabriqué. Avec cela à l'esprit, voici quelques industries qui utilisent des logiciels de simulation.
Industrie automobile : Historiquement, les constructeurs automobiles passaient beaucoup de temps à produire des modèles de véhicules physiques puis à les tester pour la sécurité en les écrasant réellement contre des barrières physiques. Avec les avancées des logiciels de simulation, cependant, la conception et les tests de sécurité sont tous effectués à l'aide de simulations informatiques. Dans la simulation virtuelle, une voiture peut être testée pour améliorer la sécurité, le confort et la durabilité du véhicule. Cela a permis à l'industrie automobile de gagner du temps et de l'argent en éliminant le besoin de produire d'innombrables prototypes physiques.
Fabricants : Les logiciels de simulation et CAE peuvent produire des simulations de chaînes de montage de fabrication. Cela aide les fabricants à identifier les inefficacités ou les problèmes avant de commencer la construction d'assemblages de production coûteux. En identifiant ces problèmes, ils peuvent économiser de l'argent et augmenter l'efficacité de leurs systèmes de fabrication.
Ingénieurs électroniques : Les industries qui travaillent au développement de produits électroniques peuvent grandement bénéficier de l'utilisation de logiciels de simulation. Certains outils de simulation offrent une conception électronique basée sur la physique qui fournit des prédictions de durée de vie rapides et précises pour le matériel électronique au niveau des composants, des cartes et des systèmes dès la phase de conception précoce. Cela peut être extrêmement bénéfique pour le développement de produits.
Éducation : Les logiciels de simulation et CAE sont également utilisés par les éducateurs pour enseigner aux étudiants en ingénierie. Pour l'apprentissage ou l'enseignement de la simulation, plusieurs fournisseurs proposent même des éditions académiques ou étudiantes de leurs logiciels, généralement à un coût réduit.
Logiciels liés aux logiciels de simulation et CAE
Les solutions connexes qui peuvent être utilisées avec les logiciels de simulation et CAE incluent :
Logiciel CAO : Les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) permettent aux utilisateurs de concevoir des modèles 3D d'objets physiques. Avant d'utiliser un logiciel de simulation, les ingénieurs créent souvent une conception 3D de ce qu'ils souhaitent simuler. Cela peut être un bâtiment, un assemblage mécanique, une usine d'ingénierie, etc. Une fois la conception terminée, les utilisateurs téléchargent ensuite le produit dans un logiciel de simulation où ils peuvent ensuite simuler comment le produit réagirait aux forces réelles. Certains logiciels de simulation ont des capacités de conception 3D robustes intégrées, tandis que d'autres sont plus élémentaires et sont mieux complétés par un logiciel CAO 3D plus robuste.
Défis avec les logiciels de simulation et CAE
En tant que logiciel techniquement impliqué, les logiciels de simulation et CAE peuvent présenter quelques défis majeurs. Certains des défis les plus courants incluent :
Intégration CAO/CAE : Les fichiers CAO sont complètement différents des fichiers CAE. Avec cela à l'esprit, il est très difficile de produire un modèle dans un logiciel CAO et d'espérer qu'il conviendra pour la FEA dans un logiciel CAE. Cependant, il existe des offres logicielles qui permettent de tester la conception et l'analyse dans un environnement CAO/CAE intégré, donc pour éviter ce problème potentiel, il peut être préférable de trouver une solution CAO qui offre également des capacités CAE.
Courbe d'apprentissage : Le logiciel CAE présente une courbe d'apprentissage abrupte. Bien qu'il existe plus de produits et de ressources qui peuvent aider les débutants, il faudra encore un temps considérable pour maîtriser toutes les nuances du logiciel.
Prix : Une autre préoccupation majeure pour les petites entreprises est le prix élevé des logiciels CAE. Certains logiciels CAE commerciaux peuvent coûter entre 10 000 et 50 000 dollars par personne, ce qui est un prix élevé pour un seul utilisateur dans une entreprise.
Quelles entreprises devraient acheter des logiciels de simulation et CAE ?
Les logiciels de simulation et CAE ont des applications qui couvrent plusieurs industries ainsi que plusieurs types d'entreprises.
Entreprises d'ingénierie structurelle et automobile : Qu'une entreprise conçoive des avions, des voitures ou des bâtiments, le logiciel de simulation peut résoudre de nombreux cas d'utilisation pour les équipes d'ingénierie structurelle. Avec de nombreux outils pour l'analyse de stress et d'impact, les utilisateurs peuvent simuler comment leurs structures ou produits réagiront aux effets environnementaux réels.
Entreprises de fabrication et d'équipements industriels : Il est essentiel de tester les équipements industriels pour la résistance, la vitesse, la sécurité, la fiabilité et l'endurance dans différentes conditions de fonctionnement. Les logiciels de simulation et CAE peuvent optimiser la conception des équipements industriels dès le début du cycle de conception. Cela garantit la production de machines performantes avec un temps de mise sur le marché plus court et des coûts de test physique réduits. Certains des outils utilisés dans les logiciels CAE typiques incluent le montage, le serrage, le réglage, la rotation et d'autres éléments.
Quel est le coût des logiciels de simulation et CAE ?
Il existe une variété de facteurs qui influenceront à la fois le coût initial et le coût continu des logiciels de simulation. Pour les coûts initiaux, une entreprise paiera pour la configuration, les intégrations personnalisées et la formation. Le coût continu est le coût de l'abonnement pour utiliser réellement le logiciel. De nombreuses options de logiciels de simulation sont généralement basées sur un modèle d'abonnement, ce qui signifie que les utilisateurs paieront un tarif mensuel ou annuel pour utiliser le logiciel. Le modèle d'abonnement est généralement configuré comme un modèle par utilisateur et sera finalement le plus grand coût. Comme indiqué précédemment, pour limiter le coût initial, il est important de payer pour un nombre limité de licences dès le départ, car les acheteurs doivent encore déterminer si le logiciel sera finalement le meilleur choix pour leur entreprise. En termes de chiffres concrets, il existe des logiciels de simulation pour aussi peu que 30 $ par utilisateur sur une base mensuelle, tandis que certains vont jusqu'à 100 $ par utilisateur par mois.
Retour sur investissement (ROI)
Voici la répartition du temps estimé pour le retour sur investissement selon les données d'évaluation sur G2 au 4 mai 2021 :
35 % des acheteurs voient un retour sur investissement en 6 mois ou moins
26 % des acheteurs voient un retour sur investissement en 7 à 12 mois
19 % des acheteurs voient un retour sur investissement en 13 à 24 mois
7 % des acheteurs voient un retour sur investissement de 24 à 36 mois
7 % des acheteurs voient un retour sur investissement en 48 mois ou plus
7 % des acheteurs n'ont pas encore réalisé un remboursement complet
Tendances des logiciels de simulation et CAE
Apprentissage automatique
L'apprentissage automatique peut aider à accélérer les simulations d'ingénierie en permettant des prédictions très précises. Avec des outils comme l'apprentissage statistique, les ordinateurs sont capables d'apprendre et de développer de meilleures données par eux-mêmes. Cela peut aider à accélérer la conception optimale d'un produit. Un exemple serait les données extraites d'une simulation de collision de voiture répétée des milliers de fois. Dans les simulations, les outils d'apprentissage automatique peuvent comprendre quels changements doivent être apportés pour rendre la voiture plus sûre sans sacrifier l'intégrité de la conception.
Comment acheter des logiciels de simulation et CAE
Collecte des exigences (RFI/RFP) pour les logiciels de simulation et CAE
La collecte des exigences pour les logiciels de simulation et CAE est essentielle pour s'assurer que l'entreprise met en œuvre un produit qui répond à tous ses besoins. Pour ce faire, les entreprises doivent évaluer leurs besoins critiques.
Comparer les produits de logiciels de simulation et CAE
Créer une liste longue
Les listes longues sont créées en éliminant les options logicielles qui ne fournissent pas de fonctionnalités critiques. Pour créer une liste longue pour les logiciels de simulation, un acheteur doit examiner les fonctionnalités suivantes et déterminer quels produits fournissent les fonctionnalités nécessaires :
Créer une liste courte
Une fois qu'un acheteur a réduit sa liste à partir des fonctionnalités suivantes ci-dessus, il est ensuite important d'obtenir des exigences encore plus spécifiques. Un acheteur peut rechercher un logiciel de simulation qui permet une large gamme d'intégrations CAO, ou certains acheteurs peuvent rechercher des solutions qui se spécialisent spécifiquement dans les dynamiques multibody ou la simulation électronique. De plus, le CAE n'est pas facile à apprendre, il peut donc être important de le réduire aux fournisseurs qui ont un excellent support d'implémentation ou des ressources supplémentaires pour aider à apprendre à utiliser le logiciel de simulation.
Réaliser des démonstrations
Les démonstrations sont l'une des étapes les plus importantes dans le parcours d'achat. Cela permet à un acheteur d'assister à une démonstration réelle du produit et de voir si le produit correspond à toutes les exigences. Pour s'assurer que la démonstration se déroule sans problème, les utilisateurs doivent s'assurer que le fournisseur dispose de toutes les exigences à l'avance afin qu'il puisse présenter correctement ses fonctionnalités. Certains des cas d'utilisation que l'entreprise devrait demander au fournisseur de présenter sont :
Fonctionnalités de simulation spécifiques : Avant d'entrer dans la démonstration, un acheteur potentiel doit se concentrer sur les fonctionnalités de simulation qui sont les plus importantes pour lui. Si un acheteur recherche une simulation thermique, de fluides ou structurelle, alors les acheteurs doivent s'assurer que le fournisseur présente ces fonctionnalités spécifiques.
Flux de travail : Une autre fonctionnalité importante à présenter est la fonctionnalité de gestion des flux de travail. Comment la solution offre-t-elle une meilleure gestion des flux de travail pour les projets CAE ? Les utilisateurs peuvent-ils partager facilement des projets, y a-t-il des fonctions simples pour la gestion de contenu ?
Sélection de logiciels de simulation et CAE
Choisir une équipe de sélection
Les logiciels de simulation et CAE seront le plus souvent utilisés par les ingénieurs ainsi que par les gestionnaires qui supervisent ces équipes d'ingénieurs. En tant que tel, quelques ingénieurs seniors et gestionnaires pertinents doivent être impliqués dans le processus de décision. Au minimum, l'équipe de sélection devrait être composée d'au moins trois ingénieurs seniors et de deux membres de la direction. Étant donné que le logiciel de simulation est coûteux, cela garantira qu'un nombre suffisant de personnes surveillent le projet pour s'assurer que la meilleure décision est prise.
Négociation
Lors de la négociation pendant la phase d'achat, il est conseillé de toujours commencer petit en termes de licences et de fonctionnalités. Les licences seront toujours le plus grand coût dans tout achat, et souvent, les entreprises achètent des licences ou des fonctionnalités supplémentaires dans un produit dont elles n'ont pas nécessairement besoin. Pendant cette négociation, les fournisseurs essaieront de convaincre les acheteurs qu'ils peuvent offrir des réductions sur plus de fonctionnalités ou de licences s'ils achètent en gros, mais la plupart des entreprises n'en ont pas besoin. Si les entreprises finissent par avoir besoin de quelques licences supplémentaires plus tard, elles peuvent toujours les ajouter au besoin.
En plus de cela, l'équipe de sélection doit toujours s'efforcer d'inclure les frais de mise en œuvre et de support continu dans le coût. Comme indiqué précédemment, le logiciel de simulation n'est pas facile à apprendre. Avant d'acheter, les acheteurs doivent s'assurer que le fournisseur propose une formation régulière ou même des options de formation en ligne pour aider les nouveaux utilisateurs à s'intégrer rapidement. De cette façon, si un support continu est nécessaire, les entreprises peuvent toujours contacter leur représentant du succès client ou du support.
Décision finale
Après la phase de négociation, la décision finale nécessite l'adhésion de tous les membres de l'équipe de sélection. Il est important de s'assurer que toutes les exigences sont satisfaites et que la décision finale est soutenue par tous les participants.