Language
Country/Area
No result found
لماذا أصبح التصميم الموجه بالنماذج هو السلاح السري لتصميم الطائرات والسيارات
التصميم القائم على النموذج (MBD) هو نهج رياضي ومرئي لحل المشكلات في تصميم أنظمة التحكم المعقدة ومعالجة الإشارات وأنظمة الاتصالات. تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في التحكم في الحركة، والمعدات الصناعية، والتطبيقات الفضائية، والسيارات. مع استمرار تقدم التكنولوجيا، أصبح التصميم الموجه بالنماذج تدريجياً استراتيجية أساسية في عملية التصميم في هذه الصناعات.
يوفر التصميم الموجه بالنموذج طريقة فعالة لإنشاء إطار عمل مشترك طوال عملية التصميم ودعم دورة التطوير.
في التصميم القائم على النموذج لأنظمة التحكم، يمكن تلخيص عملية التطوير في أربع خطوات رئيسية: نمذجة المصنع، وتحليل وتوليف وحدة التحكم، ومحاكاة المصنع ووحدة التحكم، وأخيرًا دمج كل هذه المراحل لتنفيذ وحدة التحكم. . نشر. يختلف هذا النهج عن مفاهيم التصميم التقليدية. فلم يعد المصممون بحاجة إلى استخدام هياكل معقدة وأكواد برمجية طويلة. وبدلاً من ذلك، يمكنهم استخدام كتل بناء مستمرة ومنفصلة لتحديد نماذج المصنع ذات الميزات الوظيفية المتقدمة. مثل هذه النماذج، عندما تستخدم بالتزامن مع أدوات المحاكاة، لا تسهل عملية إنشاء النماذج الأولية السريعة فحسب، بل تمكن أيضًا من اختبار البرامج والتحقق من صحتها.
في سياق التصميم القائم على النموذج، يمكن استخدام محاكاة الأجهزة داخل الحلقة لاختبار التأثيرات الديناميكية للنظام بسرعة وكفاءة، وهو أمر غير ممكن باستخدام طرق التصميم التقليدية.
الخلفية التاريخية للتصميم الموجه بالنموذج
يعود تاريخها إلى عشرينيات القرن العشرين، حيث تقاربت مجالات الهندسة المتمثلة في نظرية التحكم وأنظمة التحكم لتمكين أنظمة متكاملة كبيرة. كانت أنظمة التحكم المبكرة تعمل في الغالب في البيئات الصناعية. على سبيل المثال، بدأت المصانع الكبيرة في استخدام وحدات التحكم في العمليات لتنظيم المتغيرات المستمرة مثل درجة الحرارة والضغط. مع التطورات التكنولوجية الإضافية، وخاصة أثناء سباق الفضاء في الخمسينيات والستينيات من القرن العشرين، اكتسبت أنظمة التحكم المضمنة أهمية تدريجية.
ويواصل المهندسون بناء أنظمة التحكم مثل وحدات التحكم في المحرك ومحاكيات الطيران التي تصبح جزءًا من المنتج النهائي. بحلول نهاية القرن العشرين، أصبحت أنظمة التحكم المدمجة منتشرة في كل مكان، وحتى العديد من الأجهزة المنزلية مثل الغسالات ومكيفات الهواء تحتوي على خوارزميات تحكم معقدة، مما عزز الطبيعة "الذكية" لهذه الأجهزة.الخطوات الرئيسية للتصميم الموجه بالنموذج
تتضمن الخطوات الرئيسية للتصميم الموجه بالنموذج ما يلي: أولاً، نمذجة المصنع، والتي يمكن أن تكون نمذجة مدفوعة بالبيانات أو تعتمد على المبدأ الأول. تتضمن النمذجة المعتمدة على البيانات عادةً تقنيات تحديد النظام، والتي تقوم بجمع ومعالجة البيانات الخام من أنظمة العالم الحقيقي لتحديد النماذج الرياضية.من خلال المحاكاة والتحليل، يمكن للتصميم الموجه بالنموذج تحديد أخطاء النظام في المراحل المبكرة من التصميم، مما يقلل من الوقت والتأثير المالي للتعديلات اللاحقة.
يعتمد مبدأ النمذجة الأول على معادلات تفاضلية جبرية معروفة لإنشاء نموذج الرسم التخطيطي الكتلي المقابل. بعد ذلك، يتم استخدام النموذج الرياضي الناتج لتحليل وتوليف وحدة التحكم، والتي يتم محاكاتها بعد ذلك دون اتصال بالإنترنت وأثناء التشغيل، وأخيرًا يتم نشرها في النظام الفعلي من خلال إنشاء التعليمات البرمجية. يمكن إكمال كل هذه الخطوات في بيئة بصرية موحدة، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة عملية التصميم الشاملة.
مزايا وعيوب التصميم الموجه بالنموذج
على الرغم من أن التصميم الموجه بالنموذج يوفر العديد من المزايا، مثل تسهيل الاتصال وتحليل البيانات بين فرق التطوير المختلفة، فإنه يقدم أيضًا بعض التحديات. على سبيل المثال، لا تزال هناك تساؤلات حول مدى إمكانية تطبيق نهج التغطية وفعاليته لتطوير الأنظمة المضمنة والأنظمة العامة، وخاصة في بيئات الإنتاج الفعلية. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاعتماد المفرط على سلسلة الأدوات قد يؤثر في بعض الأحيان على العملية الهندسية بأكملها، وهو أمر يجب مراعاته بعناية.
على الرغم من أن الأدوات الجديدة مثل الدمج الثلاثي تساعد في إدارة التحكم في الإصدارات، إلا أن دمج هذه الحلول بشكل فعال في سير العمل الحالية يظل مهمة معقدة.
في البيئات شديدة التنافسية في مجال هندسة الطيران والسيارات، كيف غيّر التصميم الموجه بالنماذج طريقة تصميم هذه الصناعات؟ هل لا يزال هذا السؤال يستحق التأمل؟
