التخلص من التخمين أثناء تصميم المنتج من خلال استخدام CFD من GEA
27 Aug 2020
تنظر GEA في ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) وتشرح كيف يمكن أنها توفر حساباً للتكلفة أكثر دقة، وتحقق دقة أكبر في التصميم، وتوفر رؤية أفضل للمعالجة، وتقلل بشكل كبير من مخاطر مجففات الرذاذ لمكونات الغذاء والنشا والبروتينات.
ديناميكيات الموائع الحسابية، في مجال تجفيف الرذاذ لمكونات الغذاء والنشا والبروتينات، هي تقنية مجربة لتحديد ماذا يحدث للمنتجات أثناء التجفيف، على الك?بيوتر - قبل أن تبدأ في الهندسة العملية.
CFD ليست فريدة من نوعها في الصناعة. تستخدم العديد من القطاعات، مثل صناعة الطيران والسيارات، CFD كجزء لا يتجزأ من عمليات تطوير منتجاتها. ولكن عندما يتعلق الأمر بتجفيف الرذاذ لمكونات الطعام والنشا والبروتينات، فهناك متغيرات أخرى يكون التركيز عليها في كل شيء: العميل والمنتج.
ستيج سكالشوج كريستنسن هو مهندس مبيعات في GEA. قال إن كل عميل وكل منتج يختلف عن الآخر. "يتعامل العملاء مع مواد خام مختلفة وغالبًا ما يتطلعون إلى تحقيق نتائج مختلفة بمهارة. إذا أردنا منح هؤلاء العملاء الثقة التي يحتاجون إليها لاختيار التكنولوجيا الخاصة بنا، فنحن بحاجة إلى التأكد من أننا نفهمهم حقًا، ونفهم منتجاتهم وما يهدفون إليه."
كريستيان إم إنغفورسن، رئيس CFD في GEA. ولقد لخص فوائد المعالجة للعملاء قائلاً: "أولًا، يتم إجراء جميع الاختبارات على جهاز كمبيوتر، وليس في الموقع". "عندما يتم الاختبار في الموقع، يكون الاختبار صعبًا ومكلفًا. توفر عمليات المحاكاة الحاسوبية بيئة اختبار منخفضة التكلفة وخالية من المخاطر. ثانيًا، توفر النمذجة رؤية عميقة للمعالجة، مما يتيح لك الحصول على فهم مفصل لكيفية تأثير التغييرات في معلمات المدخلات المختلفة على المعالجة ككل. من الواضح أن هذا يتفوق على نهج التجربة والخطأ التقليدي، حيث يُترك الكثير للتكهن."
منشأة بروتين الصويا الآسيوية
ضرب ستيج سكالشوج كريستنسن مثالًا بمنشأة بروتين الصويا في آسيا. كانت الشركة تستخدم بالفعل مجففات رذاذ كبيرة ولكنها أرادت مضاعفة قدرتها. للقيام بذلك، يفضل استخدام مجفف واحد كبير فقط ولكن لم يتم استخدام مثل هذه الآلة الكبيرة من قبل لهذا التطبيق. كان من الضروري معرفة ما إذا كان من الممكن القيام بذلك، وإذا كان الأمر ممكنًا، فما هي خصائص التصميم المحددة للمجفف التي ستسمح له بالعمل بكفاءة، وتوفير جودة المنتج النهائي التي يطلبها العميل.
"كان فريق CFD لدينا قادرًا على استخدام البيانات من مجفف كبير يعمل بمنتج مشابه، وإدخال تلك البيانات في نموذج الكمبيوتر، ثم زيادة حجم وسعة الغرفة لمعرفة ما الذي قد يحدث. بعد إثبات الفريق أنه يُمكن تقنيًا بناء المجفف، قمنا بتقديمه للعميل. وافق العميل على اقتراحنا والمشروع قيد التنفيذ حاليًا. سيوفر امتلاك مجفف واحد فقط للعميل قدرًا كبيرًا من المال من النفقات الرأسمالية وتكاليف التركيب والبناء. كان من الممكن أن يكون هذا محفوفًا بالمخاطر إلى حد بعيد بدون الاستفادة من CFD ومن المحتمل أن العميل كان سيضطر إلى استخدام مجففين وسيكونان أكثر تكلفة وأقل كفاءة."
الحفاظ على صِغر الحجم
من الممكن تمامًا أن تسير العملية الحسابية في الاتجاه الآخر. ربما يعتقد العميل أنه يحتاج إلى مجفف بحجم معين، ولكن من خلال CFD، يمكن لمهندسي GEA أن يثبتوا بوضوح أنه سيكون من الممكن تحقيق نفس النتيجة باستخدام آلة أصغر. قال ستيج: "مرة أخرى، سيوفر لهم هذا المال، ليس بفضل المجفف فقط ولكن بفضل التركيب وأعمال البناء وتكاليف التشغيل على المدى الطويل أيضًا". "كلما كان المجفف أصغر، كان ذلك أفضل، طالما أنه يمكنه القيام بالمهمة."
المهارة الحقيقية
لارس فويجت هو رئيس إدارة البيانات الهندسية والأدوات في GEA. وقال إنه من المهم العمل كفريق واحد مع الزملاء للجمع بين المعرفة الموجودة لدى العميل والتطبيق، وذلك من أجل إدخال البيانات الأكثر دقة إلى منصة الاختبار الافتراضية، كما يسميها. قامت GEA بتوحيد التقارير التي تأتي من منصة الاختبار الافتراضية لتسريع المعالجة ومساعدة "لارس" على توفير معلومات مفيدة يمكن استخدامها لاتخاذ قرارات حاسمة.
وقال: "هنا حيث تتدخل المهارة". "نحن خبراء في وضع افتراضات النمذجة وتكييف النماذج حتى نتمكن من اتخاذ قرارات سريعة وموثوقة. فنحن نفسر البيانات من نظام CFD لإظهار كيف يمكن تخصيص قطعة من المعدات لعميل فردي. يتعلق الأمر بتحويل البيانات إلى معرفة. علاوة على ذلك، نحتاج إلى القيام بذلك بسرعة."
الوقت ثمين
ويعني لارس بكملة "السرعة"، السرعة الفائقة. "نظرًا لأننا نستخدم طرقًا موثوقة للعمل ولدينا دعم من فريقنا المتمرس، يمكننا في كثير من الأحيان تقديم الاستنتاجات في غضون أسبوعين بينما قد يستغرق منافسونا، الذين قد يحتاجون إلى إجراء مشروع بحثي، عامين أو أكثر." السرعة مهمة أيضًا عند استكشاف الأخطاء وإصلاحها. قد يتضمن هذا تشغيل عمليات محاكاة لمعرفة سبب تراكم الرواسب في المجفف، والأهم من ذلك، ما هي التعديلات التي يجب إجراؤها لحل المشكلة.
ولكن هناك أيضًا استخدامات أخرى طويلة المدى لـ CFD. يعد البحث الخاص بالمنتجات وتطويره معالجة مستمرة في GEA ويعتمد الكثير منه على تحليل CFD لدفع تطور المنتجات وتطوير المنتجات الجديدة. ولكن، وفقًا لـ "لارس"، يأخذ هذا الأمر أهمية ثانوية عندما يُطرح على أنه تحدٍ عاجلٍ. "تتبع مشاريعنا الجدول الزمني لعملائنا دائمًا، سواء داخليًا أو خارجيًا."
الفوائد العملية
إذًا، يمكن أن تكون CFD أداة قوية عند دمجها مع خبرة GEA الهندسية. يمكن استخدامها لخفض التكاليف؛ وتقييم نتائج اختلافات التصميم في المنتجات بسرعة؛ وتوفير نظرة ثاقبة مبكرة عن عملية التصميم، وتجنب الحاجة إلى الاختبار المادي؛ ومنح المطورين تدفقًا مرئيًا عن المعلومات من أي نقطة على النظام والأمر الذي قد يكون مستحيلًا من خلال استخدام أجهزة الاستشعار أو المقاييس؛ والسماح للمصممين بنمذجة أي مجموعة من الشروط لاختبار التدفق التفاضلي وعمليات نقل الحرارة؛ ولمنح المصممين حرية التجربة، ودفع المعلمات إلى أقصى الحدود أحيانًا.
عامل GEA
تتمتع GEA بخبرة تزيد عن 50 عامًا في هندسة المعالجات لقطاع مكونات الغذاء وهو ما ينعكس في عدد المنشآت العاملة في جميع أنحاء العالم والمعرفة التي لا تُضاهى لخبراء تكنولوجيا المعالجة بالشركة.
يؤمن ستيج سكالشوج كريستنسن أن CFD، جنبًا إلى جنب مع هذه الخبرة الطويلة والمعرفة الواسعة بالمنتج والمعالجة، هما فريدان من نوعهما في الصناعة ومفيدان في منح العملاء الثقة في أن حلول GEA قوية. وقال: "البرنامج في حد ذاته لا يكفي". "إن ما يهم هو رؤية وخبرة وتجربة الفريق وراء كل مشروع. حيث يحتاج العملاء إلى معرفة أننا لا نعتمد فقط على ما يخبرنا به الكمبيوتر، ولكننا نستخدم أيضًا التكنولوجيا لتطبيق خبرتنا بطريقة عملية. أعتقد أن GEA يمكنها القيام بذلك بشكل أفضل وأسرع من أي شركة أخري، خاصة عندما يتعلق الأمر بهذه المجففات الكبيرة جدًا التي تتطلب مهاراتنا الخاصة."
يريد كل عميل أن يعرف أن منشآت تجفيف الرذاذ مصممة لتطبيقهم المحدد، وتعمل على المستوى الأمثل. قديمًا، كان هذا يعني حتمًا عنصر الوسطية، بسلوك الطريق الآمن. اليوم، من خلال نمذجة CFD، يُمكن دفع هذه الحدود إلى أبعد من ذلك، مما يمنح العملاء ميزة تجارية في السوق التنافسي، ويسمح لهم بتطوير منتجات جديدة بأمان وسرعة وبتكلفة زهيدة.
