कम्प्यूटर एडेड इंजीनियरिंग

प्लास्टिक विरूपण के अधीन एक 3डी संरचना का अरेखीय स्थिर विश्लेषण

कंप्यूटर-एडेड इंजीनियरिंग (सीएई) इंजीनियरिंग विश्लेषण कार्यों में सहायता के लिए कंप्यूटर सॉफ्टवेयर का व्यापक उपयोग है। इसमें परिमित तत्व विश्लेषण (एफईए), कम्प्यूटेशनल फ्लूइड डायनेमिक्स (सीएफडी), मल्टीबॉडी डायनेमिक्स (एमबीडी), स्थायित्व और अनुकूलन सम्मिलित हैं। यह सामूहिक संक्षिप्त नाम "सीएएक्स" में कंप्यूटर एडेड डिजाइन (सीएडी) और कंप्यूटर एडेड मैन्युफैक्चरिंग (सीएएम) के साथ सम्मिलित है।

अवलोकन

कंप्यूटर एडेड इंजीनियरिंग मुख्य रूप से कंप्यूटर एडेड डिजाइन (सीएडी CAD) सॉफ्टवेयर का उपयोग करती है, जिसे कभी-कभी सीएई टूल्स कहा जाता है। सीएई उपकरण का उपयोग घटकों और विधानसभाओं की मजबूती और प्रदर्शन का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है। सीएई उपकरण उत्पादों और विनिर्माण उपकरणों के अनुकरण, सत्यापन और अनुकूलन को सम्मिलित करते हैं। सीएई सिस्टम का उद्देश्य निर्णय लेने में डिजाइन टीमों का समर्थन करने में मदद करने के लिए सूचना के प्रमुख प्रदाता बनना है। कंप्यूटर-एडेड इंजीनियरिंग का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है, जैसे मोटर वाहन, विमानन, अंतरिक्ष और जहाज निर्माण उद्योग।

सीएई सिस्टम व्यवसायों को सहायता प्रदान कर सकता है। यह संदर्भ आर्किटेक्चर के उपयोग और व्यापार प्रक्रिया पर सूचना विचारों को रखने की उनकी क्षमता से हासिल किया जाता है। संदर्भ वास्तुकला वह आधार है जिससे सूचना का मॉडल तैयार किया जाता है, विशेष रूप से उत्पाद और विनिर्माण मॉडल।

सीएई शब्द का इस्तेमाल सिर्फ इंजीनियरिंग विश्लेषण की तुलना में व्यापक अर्थों में इंजीनियरिंग के भीतर कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के उपयोग का वर्णन करने के लिए किया गया है। यह इस संदर्भ में था कि 1970 के दशक के अंत में एसडीआरसी के संस्थापक जेसन लेमन द्वारा यह शब्द गढ़ा गया था। हालांकि यह परिभाषा आज सीएएक्स और पीएलएम शब्दों से बेहतर जानी जाती है।

सीएई सिस्टम को व्यक्तिगत रूप से कुल सूचना नेटवर्क पर एकल नोड माना जाता है और प्रत्येक नोड नेटवर्क पर अन्य नोड्स के साथ इंटरैक्ट कर सकता है।

सीएई फ़ील्ड और चरण

सीएई में सम्मिलित क्षेत्रों में सम्मिलित हैं:

• परिमित तत्व विश्लेषण (एफईए) का उपयोग करके घटकों और विधानसभाओं पर प्रतिबल विश्लेषण;
• थर्मल और द्रव प्रवाह विश्लेषण कम्प्यूटेशनल द्रव गतिकी (सीएफडी);
• मल्टीबॉडी डायनेमिक्स (एमबीडी) और किनेमैटिक्स;
• कास्टिंग, मोल्डिंग और डाई प्रेस फॉर्मिंग जैसे संचालन के लिए प्रक्रिया अनुकरण के लिए विश्लेषण उपकरण;
• उत्पाद या प्रक्रिया का अनुकूलन।

सामान्य तौर पर, किसी भी कम्प्यूटर-एडेड इंजीनियरिंग कार्य में तीन चरण होते हैं:

• पूर्व-प्रसंस्करण - उस पर लागू होने वाले मॉडल और पर्यावरणीय कारकों को परिभाषित करना (आमतौर पर एक परिमित तत्व मॉडल, लेकिन पहलू, वोक्सेल और पतली शीट विधियों का भी उपयोग किया जाता है);
• विश्लेषण सॉल्वर (आमतौर पर उच्च शक्ति वाले कंप्यूटरों पर प्रदर्शन);
• परिणामों का पोस्ट-प्रोसेसिंग (विज़ुअलाइज़ेशन टूल्स का उपयोग करके)।

यह चक्र मैन्युअल रूप से या वाणिज्यिक अनुकूलन सॉफ़्टवेयर के उपयोग के साथ, प्रायः कई बार दोहराया जाता है।

ऑटोमोटिव (मोटर वाहन) उद्योग में सीएई

मोटर वाहन उद्योग में सीएई उपकरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उनके उपयोग ने वाहन निर्माताओं को अपने द्वारा उत्पादित वाहनों की सुरक्षा, आराम और स्थायित्व में सुधार करते हुए उत्पाद विकास लागत और समय को कम करने में सक्षम बनाया है। सीएई उपकरणों की भविष्य कहनेवाला क्षमता उस बिंदु तक आगे बढ़ गई है जहां भौतिक प्रोटोटाइप परीक्षण के बजाय कंप्यूटर सिमुलेशन (निदान) का उपयोग करके डिजाइन सत्यापन का अधिकांश काम किया जाता है। सीएई की निर्भरता इनपुट के रूप में सभी उचित मान्यताओं पर आधारित है और इसे महत्वपूर्ण इनपुट (बीजे) की पहचान करनी चाहिए। भले ही सीएई में कई प्रगति हुई हैं, और इंजीनियरिंग क्षेत्र में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, शारीरिक परीक्षण अभी भी आवश्यक है। इसका उपयोग सत्यापन और मॉडल अद्यतन करने के लिए, भार और सीमा स्थितियों को सटीक रूप से परिभाषित करने और अंतिम प्रोटोटाइप साइन-ऑफ के लिए किया जाता है।

उत्पाद विकास की प्रक्रिया में सीएई का भविष्य

भले ही सीएई ने एक सत्यापन, समस्या निवारण और विश्लेषण उपकरण के रूप में एक मजबूत प्रतिष्ठा बनाई है, फिर भी एक धारणा है कि डिजाइन चक्र में वास्तव में डिजाइन को चलाने के लिए पर्याप्त रूप से सटीक परिणाम देर से आते हैं। यह एक समस्या बनने की उम्मीद की जा सकती है क्योंकि आधुनिक उत्पाद कभी अधिक जटिल हो जाते हैं। उनमें स्मार्ट सिस्टम सम्मिलित हैं, जो नियंत्रण सहित बहु-भौतिकी विश्लेषण की बढ़ती आवश्यकता की ओर जाता है और इसमें नई हल्की सामग्री होती है, जिसके बारे में इंजीनियर प्रायः कम परिचित होते हैं। सीएई सॉफ्टवेयर कंपनियां और निर्माता इस स्थिति को बदलने के लिए लगातार उपकरण और प्रक्रिया में सुधार की खोज में हैं।

सॉफ्टवेयर पक्ष में, वे लगातार अधिक शक्तिशाली सॉल्वर विकसित करने, कंप्यूटर संसाधनों का बेहतर उपयोग करने और पूर्व और बाद के प्रसंस्करण में इंजीनियरिंग ज्ञान को सम्मिलित करने के लिए देख रहे हैं। प्रक्रिया पक्ष में, वे 3डी सीएई, 1डी सिस्टम सिमुलेशन और भौतिक परीक्षण के बीच एक बेहतर संरेखण हासिल करने का प्रयास करते हैं। इससे मॉडलिंग यथार्थवाद और गणना की गति में वृद्धि होनी चाहिए।

सीएई सॉफ्टवेयर कंपनियां और निर्माता सीएई को समग्र उत्पाद जीवनचक्र प्रबंधन में बेहतर ढंग से एकीकृत करने का प्रयास करते हैं। इस तरह, वे उत्पाद के डिजाइन को उत्पाद के उपयोग से जोड़ सकते हैं, जो स्मार्ट उत्पादों के लिए आवश्यक है। इस बढ़ी हुई इंजीनियरिंग प्रक्रिया को भविष्य कहनेवाला इंजीनियरिंग विश्लेषण (प्रेडिक्टिव इंजीनियरिंग एनालिटिक्स) भी कहा जाता है।

यह भी देखें

• सीमित अवयव सॉफ्टवेयर पैकेजों की सूची
• कंप्यूटर सतहों का प्रतिनिधित्व
• परिमित तत्व विश्लेषण (एफईए/एफईएम)
• कम्प्यूटेशनल द्रव गतिकी (सीएफडी)
• कम्प्यूटेशनल इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स (सीईएम)
• मल्टीबॉडी डायनामिक्स (एमबीडी)
• इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन ऑटोमेशन (ईडीए)
• बहुविषयक डिजाइन अनुकूलन (एमडीओ)
• सीएई के सीएडी संपादकों की तुलना
• वर्चुअल प्रोटोटाइप
• परिमित तत्व अद्यतन
• इंजीनियरिंग एनालिटिक्स की भविष्यवाणी
• वीई-सूट

अग्रिम पठन

• B. Raphael and I.F.C. Smith (2003). Fundamentals of computer aided engineering. John Wiley. ISBN 978-0-471-48715-9.

बाहरी कड़ियाँ

• Why do we need a CAE Software or Numerical Simulations?
• Computer Aided Engineering Journal WP:LINKROT (FEA, CAD, ...)
• Integrated Computer Aided Engineering Journal
• CAE AVI-gallery at CompMechLab site, Russia
• Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering
• Predictive engineering analytics