تطوير المنتجات الافتراضية

تطوير المنتجات الافتراضي ( VPD ) هو ممارسة تطوير وتصميم نماذج أولية للمنتجات في بيئة رقمية ثنائية/ثلاثية الأبعاد بالكامل. ^{[ 1 ]} يتكون تطوير المنتجات الافتراضي من أربعة مكونات رئيسية:

• تصميم المنتج الافتراضي (شكل ثلاثي الأبعاد، رسومات/نصوص ثنائية الأبعاد)
• محاكاة المنتج الافتراضية (اختبار السقوط، اختبار السحق، إلخ)
• عرض المنتجات الافتراضي (تخطيط مساحات البيع بالتجزئة، وبحوث المستهلكين وتحليل السلوك )
• التصنيع الرقمي (تخطيط العمليات، محاكاة التجميع/التعبئة، تصميم المصنع).

تتم عملية تطوير المنتج القائم على القيمة عادةً في بيئة تعاونية عبر الإنترنت تجمع المصممين والعملاء/المستهلكين وشركاء سلسلة القيمة حول مصدر واحد لمعلومات المنتج في الوقت الفعلي. تُمكّن هذه العملية الممارسين من الوصول إلى الفكرة الصحيحة بسرعة أكبر، والتنبؤ بدقة بأدائها في كل من بيئات التصنيع والتجزئة، مما يقلل في نهاية المطاف من الوقت اللازم لتحقيق القيمة، واحتمالية فشل السوق ، وتكاليف تطوير المنتج .

يُعدّ تخطيط العمليات الافتراضي مفهومًا حديثًا نسبيًا لشركات التصنيع، على الرغم من استخدامه في قطاع البناء منذ سنوات. ويُستخدم نظام نمذجة معلومات المباني (BIM ) على نطاق واسع من قِبل العديد من شركات البناء والهندسة المعمارية والمقاولات. وتُعتبر تفاصيل النظام وجدولة العمليات من أهمّ مزاياه. وباستخدام تخطيط العمليات الافتراضي، يُمكن تصميم عملية الإنتاج بأكملها لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة وتجنّب أسلوب التجربة والخطأ الذي يتبعه معظم المصنّعين.

تتوفر برامج متنوعة بمستويات معلومات متفاوتة. يُعدّ تحديد مواقع محطات العمل والمخزون والموظفين والمعدات أمراً بالغ الأهمية لتخطيط المساحات. كما يُمكن دراسة تفاعل العناصر المذكورة سابقاً، مما يُتيح للمستخدم تحديد المشكلات المحتملة من منظور السلامة والجودة وبيئة العمل .

يُعدّ تطوير المنتجات الافتراضي (VPD) ثمرة جهود متواصلة لتجاوز قيود إجراءات الاختبار التقليدية. فهو يُمكّن المصمم من اتخاذ قرارات تصميمية هامة في مراحل مبكرة استنادًا إلى نتائج الاختبار، ما يتيح له التحكم في التكاليف. ويُمثّل "تطوير المنتجات الافتراضي" استراتيجية لتنسيق التكنولوجيا والعمليات والأفراد بهدف تحسين عملية تطوير المنتجات القائمة. وهي عملية تدريجية تُنشئ المنتج افتراضيًا بكفاءة. وبالتالي، يُمكن تطبيق أي تغييرات في تصميمه على خصائصه الفيزيائية وسلسلة التوريد وقناة التوزيع، وصولًا إلى تجربة المستخدم النهائية، دون الحاجة إلى تصنيع المنتج فعليًا.

كان مركز أبحاث وتطوير وهندسة الدبابات والمركبات التابع للجيش الأمريكي (TARDEC) في وارن، ميشيغان، من أوائل الجهات التي تبنت تقنية التصميم الافتراضي للمركبات (VPD) في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. وبالتعاون مع برامج تطوير وإنتاج المركبات التابعة للجيش، استخدم المركز بيئته التعاونية المتقدمة (ACE) لتخصيص وتسريع جهود تصميم المركبات ودمجها وإنتاجها واختبارها. والجدير بالذكر أن برنامج فريق القتال اللوائي (الذي سُمي لاحقًا برنامج سترايكر) استخدم البيئة الافتراضية بمساعدة الحاسوب لتطوير وتنفيذ تعديلات تصميمية بناءً على ملاحظات الجنود، انطلاقًا من تقييمات التصميم باستخدام البيئة الافتراضية بمساعدة الحاسوب، والتي تم دمجها في المركبات قيد الإنتاج دون التأثير على جدول الإنتاج. ^{[ 2 ]}

يشمل برنامج VPD مجموعة واسعة من أدوات البرمجيات لتغطية جميع مراحل تطوير المنتج، بدءًا من الفكرة الأولية وصولًا إلى التصميم النهائي وحتى التصنيع. تتضمن هذه العملية مراحل متعددة تُنفذ على مستوى التصنيع، وإجراءات اختبار، والتصميم النهائي الذي يُعدّل تلقائيًا بناءً على نتائج الاختبار. من أهم مزايا VPD قدرته الحاسوبية الفائقة على محاكاة ظروف تحميل معقدة ومتنوعة في آن واحد. لا يُمكن دائمًا محاكاة ظروف التحميل غير الخطية في مراكز الاختبار التي تُجرى فيها الاختبارات التقليدية على النماذج الأولية. يُمكن لهذه الظروف المعقدة، عند مراعاتها أثناء الاختبار، أن تُنتج منتجًا أكثر موثوقية.

يستكشف قسم تقنيات تصميم المنتجات في مجلة Innovation World كيف تُحدث تقنيات الذكاء الاصطناعي والطباعة ثلاثية الأبعاد والواقع المعزز/الواقع الافتراضي والتصنيع الذكي تحولاً جذرياً في تطوير المنتجات الحديثة. ويركز القسم على تسريع عملية النمذجة الأولية والابتكار المستدام والأتمتة. وتشمل الاتجاهات الرئيسية التصميم الذي يركز على المستخدم والأنظمة الذكية التي تُبسط عمليات الإنتاج. ^{[ 3 ]}