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BD使用HEEDS改進(jìn)設(shè)計過程，增加了客戶的滿意度同時激發(fā)了技術(shù)革新的靈感
BD是全球領(lǐng)先的醫(yī)療技術(shù)公司，他們開發(fā)、制造并銷售醫(yī)療用品、設(shè)備、實(shí)驗室儀器、抗體、試劑和診斷產(chǎn)品。該公司一直致力于研究能夠改善全球健康水平的產(chǎn)品和技術(shù)。BD是財富500強(qiáng)企業(yè)并在全球50多個國家擁有大約29,000名員工。
迄今為止，BD已經(jīng)證明了使用HEEDS進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)可以節(jié)約大量成本，使用戶更容易接受，并驗證了創(chuàng)新性的技術(shù)。
使用HEEDS之前BD的設(shè)計過程
在使用HEEDS作為內(nèi)部優(yōu)化工具之前，BD公司的CAE小組使用離散分析來評估新的設(shè)計方案和已有設(shè)計方案的變化以確保其擁有期望的功能。每次離散研究都需要設(shè)計工程師提供CAD幾何尺寸以進(jìn)行迭代并手動設(shè)置每次的仿真。
迭代過程極大地限制了小組在滿足產(chǎn)品開發(fā)截止時間的情況下為選擇最佳設(shè)計而評估的設(shè)計數(shù)量。更重要的是，這種方式并沒有充分地利用產(chǎn)品的設(shè)計空間以找到滿足產(chǎn)品需求的最佳設(shè)計。
HEEDS如何改變BD的設(shè)計過程
“自從公司的CAE小組采用HEEDS作為優(yōu)化代碼，我們將HEEDS與有限元（FEA）結(jié)合已經(jīng)多次成功地找到設(shè)計解決方案。其中有些設(shè)計解決方案是通過傳統(tǒng)的方法比如原型設(shè)計結(jié)合離散FEA研究所沒有找到的”項目工程師Arun Nair。
公司的CAE小組從2008年開始在有限元分析（FEA）中使用HEEDS。從那以后，這個小組就在產(chǎn)品開發(fā)過程中擔(dān)當(dāng)了重要位置，在過程的早期使用HEEDS結(jié)合FEA模型來評估并優(yōu)化潛在的設(shè)計方案。
“與使用人工FEA方法相比，使用HEEDS，我們可以發(fā)現(xiàn)更好的設(shè)計。我們也能夠排除那些不可行的方案，因為我們相信HEEDS已經(jīng)探索了每個方案的設(shè)計空間，” Nair這樣說。一旦通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)腍EEDS研究找到了幾個優(yōu)化的設(shè)計方案，就能建立物理原型以確定產(chǎn)品性能。
HEEDS如何為BD的成功做出貢獻(xiàn)
公司的CAE小組發(fā)現(xiàn)HEEDS很容易使用，因為HEEDS中強(qiáng)大的優(yōu)化算法SHERPA使工程師不需要具有優(yōu)化方面的經(jīng)驗就可以為優(yōu)化研究而創(chuàng)建參數(shù)。團(tuán)隊中所有的工程師都能舒適地使用HEEDS。
“SHERPA非常靈活，我們可以把精力集中于解決當(dāng)前的設(shè)計問題而不用費(fèi)心改變問題定義以匹配優(yōu)化方法。同時，高效的SHERPA可以讓我們快速地探索不同的設(shè)計方案而不需要在項目開始階段建立昂貴的設(shè)計原型。我們曾經(jīng)嘗試使用其他工具的反應(yīng)曲面方法，但是這些方法不能有效地解決我們通常遭遇的問題。然而，SHERPA在BD的應(yīng)用中工作的非常好”Nair說。
公司的CAE小組主管，Anita Bestelmeyer認(rèn)為SHERPA是解決獨(dú)特設(shè)計問題的關(guān)鍵技術(shù)：“HEEDS優(yōu)化算法被證明可以以穩(wěn)定、高效的形式成功解決具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)問題。將這個強(qiáng)大的優(yōu)化代碼與我們的仿真代碼全面、智能地結(jié)合在一起來探索高度非線性的設(shè)計空間，這是一個極其強(qiáng)大的能力�！�
最后，HEEDS提供了一個環(huán)境，在其中可以很容易地對同一個問題進(jìn)行優(yōu)化、DOE和魯棒性研究。它只需要CAE分析工具做最少的工作就可以在優(yōu)化、DOE和魯棒評估模塊之間轉(zhuǎn)換。
“HEEDS能夠?qū)嵸|(zhì)性地幫助我們更好地理解產(chǎn)品功能背后的指導(dǎo)原則，同時理解如何優(yōu)化這些參數(shù)。我們也使用HEEDS來確認(rèn)關(guān)鍵因素并確定設(shè)計的敏感性和魯棒性，” Nair說。這個創(chuàng)新性的過程，尤其是用從上百次虛擬迭代中找到獨(dú)特的解決方案的方法來替代長時間昂貴的試錯法，顯著地減少了BD開發(fā)新產(chǎn)品的時間和費(fèi)用。
“在BD工作的20年中，我直接見證了仿真在快速地將高質(zhì)量的魯棒性產(chǎn)品投放市場的過程中扮演了什么樣的角色。自從兩年前我們的小組將HEEDS優(yōu)化軟件與simulation結(jié)合，我們向BD產(chǎn)品開發(fā)部門提供戰(zhàn)略價值的能力有了引人注目的提高，” Bestelmeyer說。
BD使用HEEDS解決的具體問題
下一代注射器
為實(shí)現(xiàn)下一代注射器方案，BD使用HEEDS來尋找一個設(shè)計方案可以使安裝需要的力最小而拆卸需要的力最大。公司的CAE小組使用HEEDS與FEA結(jié)合來調(diào)整產(chǎn)品部件外觀尺寸以便能最好地滿足產(chǎn)品的需求。原型測試證明所選設(shè)計方案的性能與FEA的預(yù)測一致。
用戶經(jīng)過研究一致選中了該設(shè)計方案，超越了對手具有卓越產(chǎn)品性能的設(shè)計，使BD獲得了巨大的競爭優(yōu)勢。由于這次的成功，產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊決定采用基于仿真的優(yōu)化、DOE和魯棒性評估來研究下一代注射器不同型號的最優(yōu)尺寸和品質(zhì)關(guān)鍵點(diǎn)的尺寸。
雙組分參與機(jī)制
BD使用HEEDS來找到一個雙組分參與機(jī)制的設(shè)計方案，規(guī)定了力的持續(xù)范圍并使用一個可聽到的滴答聲來表示適當(dāng)?shù)牟迦�。這個項目也涉及將已有的金屬部件換成塑料部件以減少成本的方法。經(jīng)過幾個月的努力，使用傳統(tǒng)的設(shè)計/FEA方法仍未找到滿足所有需求的塑料設(shè)計方案。
BD的公司CAE和產(chǎn)品開發(fā)R&D小組同Red Cedar一起對其進(jìn)行研究。HEEDS找到了幾個可行的塑料設(shè)計。通過DOE研究和魯棒性評估研究更深入地評估了最終的原型設(shè)計，以確定關(guān)鍵的尺寸并確保找到的設(shè)計在預(yù)期的尺寸公差下能達(dá)到一致的性能。
深入的原型測試揭示所選的設(shè)計能夠滿足所有的產(chǎn)品需求。BD在2010年啟動了這個新的產(chǎn)品，其預(yù)算造價減少了數(shù)百萬美元。
“我相信我們只是剛開始意識到使用基于仿真的優(yōu)化技術(shù)在幫助BD贏得增長和革新目標(biāo)方面的潛力。我們期望發(fā)現(xiàn)應(yīng)用這個新穎技術(shù)的新途徑以驅(qū)動革新并影響B(tài)D，” Bestelmeyer說。 |
