(ต่อจากหน้าที่แล้ว)

วิธีการใหม่ ๆ ที่พัฒนาขึ้นต่างมุ่งเป้าไปที่ความสามารถในการสร้างระบบรวมให้ได้รวดเร็วที่สุด การเจริญเติบโตของการใช้แบบจำลองเสมือนจริงนั้นเป็นการพัฒนาจากระบบ CAD/CAM/CAE เดิมเป็นหลักโดยจะมี 2 ลักษณะคือ อย่างแรก ต้นแบบเสมือนจริง (Function Virtual Prototype) ได้ถูกนำไปใช้ในการออกแบบ ตรวจสอบการทำงาน และประสิทธิภาพรวมของระบบ และในส่วนที่ 2 ก็คือระบบการผลิตจำลอง (Virtual Factory Simulation) ได้ถูกนำไปใช้ในการวิเคราห์ความเป็นไปได้ในการผลิต, ประกอบของระบบหรือชิ้นส่วน, ระบบการจัดการฐานข้อมูลผลิตภัณฑ์ (Product Database management : PDM) คือสิ่งที่จะช่วยให้ การออกแบบโดยรวมประสบความสำเร็จได้ โดยคุณสมบัติของ PDM เองนั้นจะสามารถช่วยให้ข้อมูลของชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่ออกแบบนั้นไม่ซ้ำซ้อน และมีการปรับปรุงฐานข้อมูลให้มีความทันสมัยอยู่เสมอ ที่สำคัญที่สุดเราสามารถเรียกใช้ข้อมูลชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่เราออกแบบได้อย่างถูกต้องและสามารถควบคุมได้


จากส่วนต่าง ๆ ที่พัฒนาขึ้นมาของระบบ Digital Mock Up (การสร้างต้นแบบในคอมพิวเตอร์), Functional Virtual Prototyping, Virtual Factory Simulation ได้ถูกนำมารวมกันเป็นระบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการออกแบบโดยรวม โดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงจากต้นแบบที่จะต้องสร้างขึ้นมาจริง ๆ มาเป็นต้นจำลองในคอมพิวเตอร์ซึ่งจากนี้ผมก็จะกล่าวถึงต้นแบบเสมือน "Function Virtual Prototyping" เป็นหลัก

ต้นแบบเสมือนจริง Functional Virtual prototyping

ระบบต้นแบบเสมือนจริง Functional Virtual Prototyping (FVP)
องค์ประกอบที่สำคัญของระบบ FVP จะมีพื้นฐานอยู่ 5 ประการคือ การสร้างต้นแบบ (Build), การทดสอบ (Test), การตรวจสอบ (Validate), ปรับแต่ง (Refine) และสุดท้าย ก็คือ นำเข้าสู่ระบบที่สามารถเรียกใช้ได้ทันที (Automate)


การสร้าง Model (Build)
ในส่วนของการสร้าง Model นั้น ต้นแบบเสมือนจริง (FVP) จะเกี่ยวพันทั้งผลิตภัณฑ์ใหม่และผลิตภัณฑ์ที่อาจจะมีอยู่แล้วในท้องตลาด ตามปกติในเบื้องต้น FVP จะนำมาพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่เป็นหลัก ที่อาจจะมีหลักการพื้นฐานแบบง่าย ๆ หรืออาจจะมาจากความต้องการขั้นพื้นฐานของการออกแบบ เช่น กราฟหรือข้อมูลดิบที่ตั้งสมมุติฐานมากกว่าใช้ FVP ในการพัฒนารูปร่างหน้าตาของผลิตภัณฑ์


กราฟหรือข้อมูลดิบที่อ้างอิงในข้างต้นนี้อาจจะมาจากความต้องการของลูกค้า ซึ่งต้องถูกศึกษา (Quality Function Deployment (QFD)) และนำไปใช้เป็นข้อมูลในการออกแบบให้ได้ประสิทธิภาพของการใช้งานต่อไป อย่างเช่นในการเริ่มต้นออกแบบช่วงล่างของรถ ต้นแบบจำลองที่สร้างขึ้นมาจะเน้นเฉพาะส่วนของช่วงล่างในส่วนอื่น ๆ ของรถก็จะทำเป็น Model ลักษณะของภาพรวมและที่สำคัญก็จะต้องมีชุดของข้อมูลที่บ่งบอกลักษณะของช่วงล่าง ซึ่งสอดคล้องกับการเคลื่อนไหวของล้อรถในลักษณะต่าง ๆ ซึ่งอาจจะแสดงเป็นกราฟอย่างใน Software ที่ชื่อ ADAMS/Car เราสามารถเลือกชุดช่วงล่างที่เป็นระบบสำเร็จรูปที่บรรจุใน Software อย่างเช่น McPherson Strut มาทั้งชุดและติดตั้งเข้ากับตัวรถ หลังจากนั้นจึงให้ตัว Software หาขนาดที่เหมาะสม โดยใช้ข้อมูลกราฟ (เช่นกราฟของมุม Toe, หรือมุม Camber) ที่บ่งบอกถึงคุณลักษณะของช่วงล่างที่ต้องการด้วยวิธีนี้ เราจะได้ต้นแบบของระบบช่วงล่างได้รวดเร็วมาก ระบบที่บรรจุในโปรแกรมมีหลากหลายระบบ เช่น เครื่องยนต์, ส่งกำลัง, อื่น ๆ อีกมาก มีข้อมูลให้เราเลือกนำมาดัดแปลงข้อมูลและใช้ได้โดยจะเป็นลักษณะ Modular System ซึ่งข้อดีของระบบนี้ก็คือ มีความรวดเร็วในการสร้างต้นแบบ (เพราะไม่ต้องสร้างตั้งแต่เริ่มต้น) และมีความชัดเจนในการส่ง Input หรือรับ Output


ระหว่าง Module ที่เชื่อมต่อกันอยู่ในระบบย่อย ๆ แต่ละระบบที่เป็นต้นแบบเสมือนจริงนี้สามารถอธิบายคุณลักษณะต่าง ๆ ของตัวมันเองได้จากการเชื่อมโยงหรือประกอบกันของชิ้นส่วนย่อย ๆ ซึ่งใช้หลักการทางคณิตศาสตร์เป็นสิ่งกำหนดรูปทรงและมวลสารของชิ้นส่วนสร้างจากระบบ CAD ที่เป็น Solid Modeling ขณะที่โครงสร้าง, คุณสมบัติทางกายภาพ, การนำความร้อน สามารถใช้ FEA หรือการทดสอบจริงเป็นตัวกำหนด จุดสำคัญที่จะนำเอา FVP มาใช้ให้ประสบผลสำเร็จจริง ๆ ก็จะเริ่มจากการสร้าง (Build) นี้แหละครับ ที่จะต้องได้รับความร่วมมือจากทั้งนักวิเคราะห์และวิศวกรผู้ทดสอบในด้านต่าง ๆ เพราะ การสร้างต้นแบบในที่นี้ (สรุป) ก็คือการสร้างรูปทรง (Solid Modeling) ซึ่งอธิบายหน้าตาของระบบและที่สำคัญยังจะต้องสร้างคุณลักษณะ (ข้อมูล,กราฟ ต่าง ๆ ) ของระบบย่อย FVP ด้วย

จบภาคแรก

(จากบทความ Functional Virtual Prototyping Realization of "The Digital Car"
ของ Robert R. Ryan, Ph.D. President and Chief Operating Officer , Mechanical Dynamics, Inc.)

(แปลและเรียบเรียงโดย CAEMAN)