Con motivo de SolidWorks World 2009, tenemos oportunidad de charlar con el director de todo lo que tiene que ver con 'simulación' en SolidWorks

Gestiono todos los productos de simulación de SolidWorks. Básicamente, soy el responsable de los mismos. En el área de simulación de SolidWorks tenemos un equipo de I+D, que es quien investiga y desarrolla el producto; tenemos un equipo de Definición de Producto, que es el que ha decidido antes cuáles son las funciones que el producto debe tener; y hay un departamento de Gestión del Producto, que gestiona toda la línea de producto, quienes están en contacto con los clientes, hablan con ellos, y se ocupan de los detalles e investigan cuales son las nuevas oportunidades de negocio.

Mi formación es en Ingeniería Espacial. He estado en el departamento de ventas durante muchos años, en la parte técnica de la venta. He estado visitando muchas empresas, durante diez años, a lo largo de toda Norteamérica (que incluye los EE UU y Canadá). Era pues, responsable del área de simulación para Norteamérica. Después de esta experiencia fue cuando pasé a ocupar mi cargo actual.

Doce años, en total.

Definimos la simulación como cualquier proceso que, partiendo de datos del diseño, efectúa cálculos en segundo plano y ofrece resultados. Por ejemplo, tenemos el método de elementos finitos (AEF, [FEA, en inglés]) para análisis estructural. Eso es simulación. El análisis de flujos, también. El control de movimientos de un conjunto, en el que hay un motor, forma parte de la simulación. El análisis de tolerancias acumuladas, igualmente. Todo aquello que hace cálculos y proporciona resultados lo consideramos un proceso de simulación.

Éstas son preguntas importantes. En estos momentos, SolidWorks se puede usar para diseñar prácticamente lo que quieras. Nosotros creemos que, después de haberlo diseñado, todo el mundo tendría que ser capaz de probarlo. Nuestro objetivo es integrar completamente la simulación con el CAD, de forma que los diseñadores lo estén usando prácticamente sin darse cuenta. Nos parece que la Ingeniería debería llevarse a cabo de esta forma.

Aún no hemos llegado a este punto, algunas cosas ya están funcionando, pero aún quedan muchas más por hacer. Pero sí tenemos claro que el objetivo es integrar la simulación en las primeras fases del diseño.

Así es, y nosotros fuimos los que empezamos esta tendencia. Hace unos cinco o seis años. Ahora todo el mundo parece que también quiere hacerlo. Y eso es algo bueno. Creemos que la Ingeniería se debería desarrollar siempre de esta forma. No sólo eso, vamos a encontrarnos con muchas personas que no han hecho nunca análisis… que van a hacerlo por primera vez. En consecuencia, la herramienta debería ser capaz de aconsejar. Tú conoces tu producto, sabes lo que tiene que hacer. Lo que no sabes es como expresarlo en términos de simulación. Por eso, estamos integrando ‘consejeros’ a nuestro producto, que van a preguntar cosas como “¿Qué quieres saber? ¿Te interesa la deformación?” Y después te preguntará, “tu pieza, ¿por qué se deforma?”, “¿por el viento?, ¿por temperatura?, ¿por fuerzas?, ¿Se deforma porqué hay presiones?” y tras responder a estas preguntas, el sistema te aconsejará “Si esto es lo que quieres hacer; probablemente esto es lo que necesitas hacer”. El sistema ayuda, guía paso a paso, de una forma que consigamos un paquete cuyo uso sea agradable para el diseñador.

El sistema necesitará ser muy ‘inteligente’. En estos momentos, aún no es todo lo inteligente que me gustaría.

Todas las capacidades de simulación están integradas en SolidWorks, no necesitan estar fuera. Lo que quiere decir que son fáciles de utilizar porque trabajan de la misma forma que SolidWorks. De forma que al usuario que ya conoce SolidWorks le es muy fácil usar la simulación.

En cuanto a los tipos de análisis que pueden llevarse a cabo: estructurales, dinámicos, de frecuencia [de vibraciones], pandeo, ciclo de vida, fatiga, … y optimización. Por ejemplo, quieres diseñar algo con un factor de seguridad de 3, y le pides a SolidWorks que cambie el [diámetro de un] agujero de ½ a ¾ de pulgada, o que cambie un cierto grosor, o cualquier conjunto de dimensiones dentro de un cierto rango. El programa simulará todas las combinaciones, y encontrará la que satisfaga mejor los criterios indicados, cualesquiera que sean.

También tenemos las simulaciones denominadas no-lineales, que incorpora las piezas de plástico o goma, piezas viscoelásticas, que puedes comprimir pero recuperan su forma original. Igualmente tenemos análisis de flujos. En cuanto al movimiento, puedes diseñar un conjunto que tiene un motor, y ver cómo hace mover las diferentes piezas, y qué tensiones y deflexiones sufren.

Lo que no hacemos es análisis de inundaciones, análisis de roturas y los problemas ‘multifísicos’, donde hay una pieza que se dobla a causa de un determinado flujo, y esto genera tensiones dentro de la misma. Para este tipo de problemas altamente complejos tenemos, dentro del grupo Dassault Systèmes, a Simulia, y a su producto, Abaqus. Nosotros trabajamos en asociación con ellos cuando hay que ofrecer soluciones de gama alta. Creo que, dentro de DS tenemos la gama completa de productos para atender a todas las necesidades [dentro del campo de la simulación].

Ah, te refieres a EMS Works

Los conozco muy bien. Hace 7 u 8 años se convirtieron en asociados de SolidWorks, y nosotros vendíamos sus productos a los clientes. Pero, después de hacer esto durante algunos años, nos dimos cuenta de que nuestras habilidades en SolidWorks no comprenden el análisis electromagnético. Así se lo planteamos a EMS y decidieron que ellos se ocuparían directamente de las ventas. Lógicamente, seguimos dándoles soporte. No hacemos nada dentro del campo del análisis electromagnético. Y nuestra solución para el análisis electromagnético es EMS Works.

Te pondré un ejemplo. En el campo del análisis por método de elementos finitos, tenemos [entre otras] a las empresas NEi Nastran y Ansys, como asociados. Y nos está bien. En SolidWorks creemos que la competencia es buena. Y eso es bueno para los clientes, y a mí me mantiene focalizado en lo que tengo que hacer. Un cliente puede opinar que NEi es una mejor opción para hacer análisis por EF, a pesar de que nosotros podamos ofrecer una solución para lo mismo.

Para responder a tu pregunta: no tenemos intención de entrar en el área del electromagnetismo, pero supongamos que lo hacemos. Mantendremos a EMS Works como asociado, y será la decisión del cliente final cuál es el producto que prefiere. Nunca diremos al cliente que nosotros ya tenemos la solución y que no deben comprar la otra. Nunca lo haremos. Si el cliente elige EMS Works, probablemente habrá una buena razón para ello. Pues perfecto, nuestro objetivo final es que el cliente obtenga una buena solución.

Vuelve a ser una pregunta interesante. Hace dos años empezamos a preguntar a diferentes empresas: ¿cuáles son vuestras necesidades? ¿vuestros problemas? Y nos dimos cuenta de que teníamos que hablar a un equipo de diseño, y luego a un equipo de control, y que ambos equipos realmente no se comunicaban entre ellos. Decidimos que este problema necesitaba solución.

Nosotros tenemos mucha experiencia en el campo del movimiento. Y después hay empresas como National Instruments, con LabView, o Allen Bradley [Rockwell Automation], y otras, por ejemplo Microsoft parece que va a entrar también en este terreno, que básicamente se dedican al control. Nosotros queremos crear un puente entre estas empresas y el movimiento. Por ejemplo, con nuestras simulaciones de movimiento no podemos simular un sistema que acelera, adquiere una velocidad constante y luego frena. Para ello haría falta simular todo un conjunto retroalimentado de forma continua. Lo que hemos hecho es crear un enlace con LabView (puedes ver una demostración en el área de exposiciones).

Parcialmente, sí. Por ejemplo, en el área electrónica, por medio de los ficheros IDF es posible indicar las propiedades de los diferentes componentes, como, por ejemplo, el valor de las resistencias. En el mundo de las estructuras, en cambio, no. ¿Existe la posibilidad? Sí. Cuando guardas una pieza en SolidWorks, puedes incorporar datos de sus propiedades mecánicas. Y esta pieza se puede guardar luego en 3D ContentCentral [el repositorio web de SolidWorks, que recopila piezas estandarizadas de diferentes fabricantes]. En algunos casos la información está disponible, pero en muchos casos, aún no. Me gustaría que esta información estuviera siempre disponible.

Sí, lo hacemos. Puedes hablar con John Slocum, responsable de 3D ContentCentral. Él te contará que esta es una de las acciones que lleva a cabo: conseguir que los fabricantes incluyan las propiedades físicas dentro de sus diseños.

La respuesta tiene que ser forzosamente amplia. Nuestra meta es… mi meta es… hacer que el análisis sea agradable al diseñador y al ingeniero. Puede que alguien no haya hecho nunca análisis, o que ni tan siquiera sea un ingeniero, pero que sea una mente brillante en relación con el diseño de productos. Queremos crear un producto que les permita a todos conseguir resultados. Estamos trabajando con los ‘consejeros’. Estamos trabajando también con nuevas ideas como los composites [materiales compuestos], porque se consideran, típicamente, un área para los analistas. Pero creemos que tiene que ser accesible a los diseñadores.

Por ejemplo, el análisis no-lineal no tiene nada de especial para mí. Pensamos como físicos, no como gente que hace software. Si trabajas con plásticos, que se comportan de forma no-lineal en el 90% de ocasiones, no te importa cómo trabaja el software, sino cuál es la respuesta correcta. Queremos ‘desmitificarlo’. Queremos que sea tan fácil que, una vez hayas indicado al software de qué tipo de material se trata, y el programa averiguará el resto.

Otro de los problemas, a pesar de que el análisis se haya convertido progresivamente, es que tú no puedes intentar resolver una máquina completa. Pero… a final de cuentas, eso es precisamente lo que quiere el usuario: tomar en cuenta la máquina completa, ‘conectar’ sus partes como lo estarán en la vida real, y resolverla.

Cuando digo esto la mayor parte del mundo piensa ‘eso es imposible’. Pensamos que hay una forma de hacerlo. Cuando construyes, las diferentes piezas están soldadas, remachadas, atornilladas, encoladas, deslizan entre ellas… cosas fáciles. Por algún motivo, la gente luego lo hace más complicado de lo que debería ser. Creo que debería de haber una forma en que consideremos todo esto de la misma forma en que se encuentra en la vida real. Por ejemplo, que cuando diseñes indiques ‘suelda’, ‘suelda’, ‘suelda’ (por puntos) y que el programa sepa qué es ‘soldar’. Cuando estás modelando un conjunto, muchas veces estás interesado sólo en cuatro piezas. Sin embargo, todas las piezas de alrededor van a afectar al comportamiento de éstas. Si podemos encontrar una manera de incluir todas estas piezas, de forma que todas sean ‘ligeras’, excepto las cuatro en qué estás interesado, encontraremos formas más fáciles de resolver las problemas. Una de las dificultades a la hora de hacer análisis es decidir como fijar los diferentes elementos. Las cargas no son difíciles. Para los ingenieros y diseñadores que se enfrentan por primera vez al análisis, lo difícil es encontrar la forma de fijar las piezas, dónde fijarlas, cómo unirlas, por dónde unirlas. Estamos trabajando en esta dirección: facilitar la forma de describir las interacciones entre las diferentes partes de un conjunto, de forma que sea posible tener en cuenta la influencia de todas ellas, pero a la vez concentrarse en aquellas que te interesan.

Creo que en SolidWorks hemos demostrado que la simulación ya es algo de uso general. Hasta ahora nuestra competencia aterrorizaba a los clientes diciéndoles: “la simulación es para analistas, si la usáis, vuestros diseños serán Frankenstein”. Nuestra experiencia indica que los que diseñan suelen ser los más capaces de decidir que el resultado de una simulación es incorrecto. Creo que el software de simulación tiene un precio excesivo. Creo que habrá un cambio y que se ampliará la oferta, se rebajarán los precios, habrá más opciones y la simulación se utilizará en las primeras fases del diseño. Todos los ingenieros que se gradúan en estos momentos conocen las herramientas de simulación. Si han usado alguna vez SolidWorks, ya tienen una idea de simulación. En consecuencia, no les da miedo. Y dentro de un tiempo, éstos le pedirán a sus jefes “necesitamos simulación”.

El análisis de flujo [de fluidos] solía considerarse ‘gama alta’. Es el segmento donde tenemos en estos momentos un mayor crecimiento. Lo planteamos como la herramienta de simulación más fácil. Más que el análisis estructural. Cuando haces análisis de flujos, el planteamiento es más fácil, no tienes que preocuparte de las restricciones. Es un problema más fácil de definir. Luego será completamente no-lineal, y el proceso de cálculo llevará más tiempo. Pero a los clientes, les da lo mismo.

Resumiendo: creo que la tendencia es hacia el uso generalizado de la simulación. Y es una tendencia que se acelera.

Lógicamente, hacemos simultáneamente I+D. La investigación tiene un objetivo a largo plazo, mientras que el desarrollo es para la próxima versión. Colaboramos con muchas universidades, y financiamos a muchos profesores universitarios que están haciendo, en buena medida, investigación básica. Un ejemplo: desde hace un tiempo se habla de análisis por el método de los elementos finitos sin malla.

‘Sin malla’. Al oírlo por primera vez, nos sentimos intrigados. Puede que estemos aún a muchos años de su aplicación, pero el autor afirma que es factible. Hay un artículo en el Nafems. Hay muchos cambios en marcha. Si alguien cree que el AEF dentro de cinco años se basará en el AEF de hace 50, que se prepare para una sorpresa. Muchas de estas ideas nunca se convertirán en realidad, pero…

La gente no se da cuenta que convertir algo en estándar, en algo de uso habitual, es mucho más difícil que sencillamente hacerlo fácil de usar. Por ejemplo, en nuestro caso, el mallador [la parte del software que decide como conformar la malla que define los elementos finitos] no puede fallar. Esto implica mucha I+D. El mallador tiene que entender la geometría, hay que hacer investigación entre CAD + AEF. La parte del CAD ha de entender AEF, y viceversa.

Para hacer un sistema para tratar materiales compuestos, tuvimos un período de investigación de más de un año y medio, seguido a continuación de un desarrollo de seis meses. También nos toca hacer investigación para descubrir cómo hacer algo fácil de usar, por ejemplo: la prueba de caída libre. Se considera dinámica no-lineal. Pero para nosotros es: “indica al sistema que dejas caer algo desde una altura de 4 pies”, y ya está. La investigación duró dos años, antes de que entráramos en fase de desarrollo.

Es un proceso continuo. Es como un árbol, cuando la fruta está madura cae en el cesto del desarrollo.