3D CAD | 4 min Leestijd

ENGINEERING: Het verleden van productontwikkeling

Jeroen van der Burg
14-10-15

blog-engineering-4

In de afgelopen 50 jaar heeft Engineering meerdere golven van veranderingen ondergaan. Van handmatig tekenen met pen en papier naar geautomatiseerde 2D tekeningen, naar uiteindelijk krachtige betaalbare en eenvoudig te gebruiken 3D-ontwerpoplossingen waarin een integratie is verwezenlijkt van ontwerp, simulatie en datamanagement. Al deze veranderingen hebben de rol van de ingenieur drastisch veranderd en hebben bedrijven geholpen om betere producten nog sneller te ontwerpen tegen lagere kosten. 

In dit blog kijken we terug naar het verleden van engineering en naar de grootste uitdaging in het nieuwe tijdperk. Immers een goed besef van waar we vandaan komen geeft een beter inzicht in waar we naartoe gaan en wat je kunt verwachten van engineering in de toekomst.

ENGINEERING 1.0 [1760 tot 1970]: handmatig tekenen

In deze periode werden uitvindingen als de stoommachine ontworpen en handmatig opgetekend met potlood en papier. Gedurende deze periode waren er ongelooflijke doorbraken en uitvindingen, zoals Thomas Newcomen's stoom atmosferische motor, de telegraaf, de naaimachine en honderden andere fantastische technische ontwerpen. Allemaal met behulp van elementaire non-intelligente media.

De Industriële Revolutie, die plaatsvond van 1760 - 1840, werd gekenmerkt door de verhuizing van hand-productie methoden naar machines, nieuwe chemische productie en ijzerproductie processen, verbeterde efficiëntie van waterkracht, het toegenomen gebruik van stoomkracht en de ontwikkeling van bewerkingsmachines. In de late jaren 1800 zorgt productie op industriële schaal voor een groeiende behoefte aan nieuwe processen en materialen.

In de daaropvolgende 200 jaar, werden duurzamere media zoals calcque, vloeibare inkt op Polyester-folie gebruikt, maar de basismethodiek bestond uit aanzienlijke hoeveelheden van ‘trial and error’ en alles was nog steeds handmatig van karakter. Het was pas bij de komst van computers dat de volgende significante verschuiving in de techniek kon worden ingezet.

ENGINEERING 2.0 [jaren 1970 tot 1995]: automatische 2D tekeningen 

Met de introductie van de computers werd een nieuwe ontwerpmethode geboren. Deze technologie, genoemd Computer Aided Design (CAD), zorgde voor een revolutionaire verandering in de technische industrie. Ontwerpers, tekenaars en ingenieurs waren in staat om een lay-out te ontwerpen op een computer en wijzigingen aan te brengen op een veel snellere en gemakkelijkere manier dan ooit tevoren. Hierdoor konden veel meer alternatieve ontwerpen worden ontworpen en de daardoor vrijgekomen tijd kon worden ingezet voor het verbeteren van ontwerpen. Dit alles dankzij eenvoudige 2D hulpmiddelen zoals het verplaatsen, kopiëren en wissen. Met behulp van mainframes, mini-computers en zelfs pc’s, waren ingenieurs in staat om 2D technische tekeningen te maken met behulp van cirkels, lijnen en bogen. 

De eerste toepassingen waren rudimentair, volgens huidige normen, maar door de verfijning van 2D tekensoftware in de loop der jaren is de ontwerpproductiviteit aanzienlijk verhoogd. Dit ook vanwege de mogelijkheid om complexe wiskundige berekeningen uit te voeren. Terugkijkend, waren de voordelen van de 2D-CAD-systemen, ten opzichte van de ‘papier en potlood’ methode:

  • een snellere ontwerptijd;
  • gemakkelijker hergebruik van ontwerpen door het gebruik van symboolbibliotheken;
  • sneller en gemakkelijker tekeningen corrigeren;
  • het doorvoeren van ontwerpveranderingen zonder te hoeven 'krabben'!

Ondanks deze vooruitgang, bestonden er nog vele uitdagingen. Constructeurs hadden nog steeds moeite om hun ontwerpen te communiceren met behulp van 2D aanzichten. Als gevolg hiervan brachten ze uren door met het maken van isometrische aanzichten en hand renderings. Ook werden er vele fysieke prototypes gebouwd om ontwerpen te communiceren en te valideren, wat zorgde voor een dure en lange ontwerpcycli. 

ENGINEERING 3.0 [1995-2015] | De kracht van drie: 3D CAD, Simulatie en Product Data Management 

In de aanloop naar het midden van de jaren 1990, werd 3D-ontwerptechnologie slechts beschikbaar voor grotere organisaties die de software en benodigde hardware konden veroorloven. Dat was in de tijd dat main-frame computers miljoenen kostten. Toen de personal computer krachtiger werd door betere processoren en grafische kaarten werd het 3D-ontwerpen meer betaalbaar en ook beschikbaar voor de mainstream markt. Parametrisch 3D modeleren maakte het maken en bewerken van 3D-modellen en bijbehorende 2D tekeningen eenvoudig.

Engineers konden gemakkelijk functies zoals filets, chamfers en gaten op elk moment in het ontwerpproces veranderen, waarbij het model automatisch werd bijgewerkt. 2D tekeningen konden semi-automatisch worden aangemaakt en automatisch worden bijgewerkt door het veranderen van de maatvoering in de 2D tekeningen of in het 3D-model.

Naast 3D CAD, werden tijdens deze periode Simulatie en Product Data Management populair. Met Simulatie konden constructeurs hun ontwerpen testen en valideren en met Product Data Management konden ze hun creaties gemakkelijker vinden, hergebruiken en van versie veranderen.

Samen met de verandering van technologie is de rol van de ingenieur geëvolueerd naar een veelzijdigere taak dan voorheen. Sommige ingenieurs zijn verantwoordelijk voor de engineering, ontwerp, simulatie en datamanagement-taken. Deze taken werden in het verleden vaak door meerdere mensen uitgevoerd.

Tijdens deze twee decennia werd het internet veel toegankelijker wat bijdroeg aan meer globale en niet-gecentraliseerde arbeidskrachten. Dit zorgde voor een behoefte aan een betere toegang en samenwerking op afstand dat mogelijk kan worden gemaakt met Data Management.

Vandaag de dag gebruiken veel bedrijven de kracht van 3D CAD, simulatie en data management tools om betere producten te ontwerpen, wijzigingswerk te verminderen, de productiviteit te verbeteren en levertijden te verlagen.

De uitdaging van tegenwoordig: tijdsverlies door vragen aan Engineering

De kwestie ‘verloren productiviteit’ heeft geleid tot de volgende grote verschuiving in de productontwikkeling: Engineering 4.0.

Volgens een recente studie van Chad Jackson, een industrie analist en directeur bij Lifecycle Insights, besteden ingenieurs gemiddeld 6 uur per week aan het beantwoorden van vragen van afdelingen betrokken bij het proces van productontwikkeling (met inbegrip van de productie). Daarnaast besteden zij 5,5 uur per week aan het genereren van extra documentatie voor deze zelfde klanten. Dit is samen meer dan 11 uur per week dat de ingenieurs bezig zijn met het uitvoeren van non-design werk. Dat is 25 procent minder ontwerptijd per week (gebaseerd op 40-urige werkweek).

Het totale productiviteitsverlies is nog groter als je de verloren tijd van de wachtende engineering-klanten hierbij optelt. Verloren tijd doordat ze moeten wachten op informatie van engineering of doordat ze handmatig fouten moeten herstellen als gevolg van onjuiste informatie.

Engineering 4.0 is gebaseerd op het concept dat betrokken afdelingen de juiste informatie in het correcte formaat kunnen vinden op een beveiligde en centrale locatie.

In het blog 'ENGINEERING 4.0: Het nieuwe tijdperk van productontwikkeling' kijken we uitgebreid naar de toekomst van Engineering 4.0. Lees in dit blog hoe je optimaal gebruik kunt maken van technische gegevens in de hele onderneming en hoe je hierdoor je engineers meer kunt ontlasten.

Wil je altijd op de hoogte zijn?

Schrijf je in voor onze nieuwsmailing: uitnodigingen voor webinars, info over SOLIDWORKS updates én elke laatste donderdag van de maand de meest recente blogs in je mailbox.
Door op inschrijven te klikken geef je Design Solutions toestemming om je persoonsgegevens op te slaan en te verwerken om je de nieuwsmailing te kunnen bezorgen. Je kunt jezelf altijd uitschrijven.

Jeroen van der Burg