Ingeniería virtual - Enciclopedia

La ingeniería virtual (VE) se define como la integración de modelos geométricos y herramientas de ingeniería relacionadas, como análisis, simulación, optimización y herramientas de toma de decisiones, entre otros, dentro de un entorno generado por computadora que facilita el desarrollo colaborativo multidisciplinario de productos. La ingeniería virtual comparte muchas características con la ingeniería de software, como la capacidad de obtener muchos resultados diferentes a través de diferentes implementaciones.

Descripción


= El concepto =
Un entorno de ingeniería virtual proporciona una perspectiva centrada en el usuario y en primera persona que permite a los usuarios interactuar con un sistema ingenieril de manera natural y ofrece a los usuarios una amplia gama de herramientas accesibles. Esto requiere un modelo de ingeniería que incluya la geometría, la física y cualquier dato cuantitativo o cualitativo del sistema real. El usuario debe poder recorrer el sistema operativo y observar cómo funciona y cómo responde a los cambios en el diseño, la operación o cualquier otra modificación de ingeniería. La interacción dentro del entorno virtual debe proporcionar una interfaz fácilmente comprensible, adecuada al fondo técnico y la experiencia del usuario, que permita al usuario explorar y descubrir detalles críticos pero inesperados sobre el comportamiento del sistema. Del mismo modo, las herramientas de ingeniería y el software deben integrarse naturalmente en el entorno y permitir que el usuario mantenga su enfoque en el problema de ingeniería que tiene en mano. Un objetivo clave de la ingeniería virtual es comprometer la capacidad humana para la evaluación compleja.

Los componentes clave de tal entorno incluyen:

Técnicas de visualización de realidad virtual centradas en el usuario. Cuando se presentan en una interfaz familiar y natural, los datos tridimensionales complejos se vuelven más comprensibles y útiles, mejorando la comprensión del usuario. Conjuntamente con un experto adecuado (por ejemplo, un ingeniero de diseño, un ingeniero de plantas o un gerente de construcción), la realidad virtual puede reducir el tiempo de diseño para obtener mejores soluciones.
Fabricación asistida por computadora (CAM). Hoy en día, casi todos los aspectos de la simulación de plantas eléctricas requieren una configuración prolongada, cálculos y iteraciones. El tiempo requerido para cada iteración puede variar desde un día hasta varias semanas. Se necesitan herramientas para la ingeniería colaborativa interactiva en la que el ingeniero puede establecer un proceso de pensamiento dinámico para permitir la exploración en tiempo real de las preguntas “¿qué pasaría si?” que son esenciales para el proceso de ingeniería. En casi todas las circunstancias, una respuesta de ingeniería ahora tiene mucho mayor valor que una respuesta mañana, la próxima semana o el próximo mes. Aunque se han desarrollado muchas excelentes técnicas de análisis de ingeniería, no se utilizan rutinariamente como parte fundamental del diseño, operaciones, control y mantenimiento de ingeniería. El tiempo requerido para configurar, calcular y comprender los resultados, y luego repetir el proceso hasta obtener una respuesta adecuada, excede significativamente el tiempo disponible. Esto incluye técnicas como la dinámica de fluidos computacional (CFD), el análisis de elementos finitos (FEA) y la optimización de sistemas complejos. En su lugar, estas herramientas de ingeniería se utilizan para proporcionar una visión limitada del problema, para afinar una respuesta o para comprender qué salió mal después de un diseño deficiente y cómo mejorar los resultados la próxima vez. Esto es especialmente cierto para el análisis de CFD.
Ingeniería asistida por computadora (CAE): Integración de procesos reales en el entorno virtual. La ingeniería es más que análisis y diseño. Todavía se necesita desarrollar una metodología para el almacenamiento y el acceso rápido a análisis de ingeniería, datos de plantas, geometría y todos los otros datos cualitativos y cuantitativos relacionados con la operación de la planta.
Herramientas de apoyo a la toma de decisiones en ingeniería. La optimización, el análisis de costos, la programación y las herramientas basadas en el conocimiento deben integrarse en los procesos de ingeniería.
La ingeniería virtual permite a los ingenieros trabajar con objetos en un espacio virtual sin tener que preocuparse por la información técnica subyacente de los objetos. Cuando un ingeniero toma un componente virtual y lo mueve o altera, solo tendrá que pensar en las consecuencias de dicho movimiento en el contraparte real del componente. Los ingenieros también deben poder crear una imagen del sistema, de las diversas partes del sistema y de cómo estas se interactuarán entre sí. Cuando los ingenieros pueden centrarse en la toma de decisiones sobre problemas de ingeniería específicos en lugar de la información técnica subyacente, se reducen los ciclos de diseño y los costos.


Software
UC-win/Road y VR Studio por FORUM8
IC.IDO por ESI-Group


= Denominación común =
Generalmente, los módulos de ingeniería virtual se denominan de la siguiente manera:

Diseño asistido por computadora (CAD): Designa la capacidad de modelar una geometría utilizando operaciones geométricas que pueden estar cerca de procesos de mecanizado industrial reales, como el torneado, el rectificado, el extrusión. El módulo CAD está diseñado para facilitar la generación de una forma geométrica. Generalmente, viene con otros módulos, como una herramienta de creación de dibujos técnicos.
Fabricación asistida por computadora (CAM): A pesar de que el CAD proporciona una forma virtual precisa de los objetos o piezas, la fabricación de estos puede ser muy diferente, simplemente porque el anterior solo se ocupó de operaciones matemáticas perfectas (puntos perfectos, líneas, planos, volúmenes). Para considerar de manera más realista la secuencia de operaciones de fabricación y poder certificar que el producto final estará cerca del modelo virtual, los ingenieros utilizan un módulo de fabricación que representa una herramienta que mecaniza las piezas.
Ingeniería asistida por computadora (CAE): Otro aspecto integrado en una herramienta de ingeniería virtual es el análisis de ingeniería (análisis de elementos finitos de deformaciones, tensiones, distribución de temperatura, flujo, etc.). Esta herramienta puede integrarse al software principal o separarse. Es habitual que los módulos de software CAE dedicados a esa tarea tengan menos características en el aspecto CAD. A menudo, las herramientas pueden realizar importación/exportación para aprovechar al máximo cada herramienta.
Pueden existir otros módulos que realicen diversas otras tareas, como la fabricación de prototipos y la gestión del ciclo de vida del producto.


Véase también
V-business


Referencias
McCorkle, D. S., Bryden, K. M., "Using the Semantic Web to Enable Integration with Virtual Engineering Tools", Proceedings of the 1st International Virtual Manufacturing Workshop (27), Washington, DC, March 2006.
Huang, G., Bryden, K. M., McCorkle, D. S., “Interactive Design using CFD and Virtual Engineering”, Proceedings of the 10th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference, AIAA-2004-4364, Albany, September 2004.
McCorkle, D. S., Bryden, K. M., and Swensen, D. A., “Using Virtual Engineering Tools to Reduce NOx Emissions”, Proceedings of ASME Power 2004, POWER2004-52021, 441–446, March 2004.
McCorkle, D. S., Bryden, K. M., and Kirstukas, S. J., “Building a Foundation for Power Plant Virtual Engineering”, 28th International Technical Conference on Coal Utilization & Fuel Systems, 63–71, Clearwater, FL, April 2003.
Davis, Michael Andrew. "Improving electrical power grid resiliency and optimizing post-storm recovery using LiDAR and machine learning." MS thesis, 2020.


Enlaces externos
EnergyBill Networks
Trianz
Virtual Engineering Inc.,
Virtual Engineering.se