Modelowanie komputerowe a Smoleńsk


Artykuł z „Gościa Niedzielnego” z 19 lutego 2012 roku nr 7 rok LXXXIX pt. „Raporty czy spekulacje?”, a w zasadzie wywiad z prof. Wiesławem Biniedą przeprowadzony przez Bogumiła Łozińskiego zainspirował mnie do napisania tego wpisu.

Dorobek prof. W. Bieniedy można sobie prześledzić w ogólnodostępnych bazach artykułów i informacji naukowych, a co za tym idzie trudno byłoby zarzucać profesorowi niekompetencję.  Nie jest moim celem analizowanie kwestii katastrofy w Smoleńsku i przyczyn tej tragedii. Nie ma znaczenia jak na to patrzą różni ludzie, była to tragedia, której skutki będziemy długo odczuwać.

Chcę odnieść się do modelowania i symulacji komputerowych. Już same przeczytanie słownikowej definicji słowa „modelowanie” każda osobę zdroworozsądkową powinno na swój sposób zaniepokoić, a szczególnie kiedy będziemy odnosić się do wszelkiego rodzaju symulacji i modelowania z użyciem komputerów oraz specjalistycznego oprogramowania, czy systemów CAD/CAM/CAE (odpowiednio z j.ang. Computer Aided… Designing/Machining/Engineering). W tych skrótach szczególne znaczenie ma słowo „aided” czyli wspomagać. Jeżeli dobrze przyjrzymy się dwóm słowom, które już zostały tu wymienione, a mianowicie modelowanie i wspomaganie to uzyskamy bardzo ważny przekaz znaczeniowy i merytoryczny. Przeprowadzenie symulacji komputerowej wymaga opracowania modeli: środowiska, warunków, przedmiotów. Model stanowi sam w sobie uproszczenie. Projektując, czy opracowując technologię produkcji z wykorzystaniem CAD/CAM/CAE wykorzystujemy modele bryłowe bazujące na możliwościach geometrycznych rozwiązań informatycznych, a zatem na metodach matematycznych. Możemy nadać właściwości fizyczne takie jak materiał, co polega na samym określeniu i przypisaniu konkretnych współczynników opisujących dany materiał (m.in. sztywność, gęstość, skład chemiczny i inne).

Po pierwsze model geometryczny jest modelem idealnym, a nawet samo zapisanie informacji o dokładności wykonania nie jest jednoznaczne. Dodatkowo wspomnę, że na świecie funkcjonuje około 80 formatów zapisu danych informatycznych konstrukcyjnych i technologicznych. Jak inżynier na co dzień spotykam się z problemami utraty, pomyłek w przenoszeniu danych, a to dopiero model. Słowo „identyczne” ma ograniczone zastosowanie. Możemy mówić o identycznym modelu np. samochodu, ale żaden z egzemplarzy nie jest geometrycznie identyczny – gdyż wszystko możemy wykonać z jakąś dokładnością. Można upraszczając  przyjąć,  że im droższa technologia wykonania tym lepsza dokładność wykonania. Nie ma rzeczy identycznych. Tylko pozornie mogą wydawać się identyczne, bo ani wzrokowo, ani dotykowo, ani przez pomiar posiadanymi przyrządami pomiarowymi nierzadko nie jesteśmy stwierdzić realnych różnic – np. występują dla wymiaru długościowego na 4, czy 5 miejscu po przecinku. Dodatkowo sam pomiar obciążony jest dokładnością metody pomiarowej i samego oprzyrządowania. dla przykładu podam, że tolerancja długości dla samolotów (tego samego modelu) może wynosić pół metra. Nie możemy zapominać, że np. w przypadku produkcji stali, każdy gatunek jest opisany normą, która zawiera dokładny opis składu, w tym pierwiastki stopowe. Rzecz w tym, że i one są dodawane w trakcie procesu technologicznego z jakąś tolerancją. Powtarzalność właściwości wytworzonej stali jest zagadnieniem problemowym samym w sobie.

Powiedzmy, że mamy model, a sam model nie zawsze wszystko zawiera bo np. mamy krawędzie czy naroża wszystkie ostre, a w rzeczywistości zawsze jest jakiś promień zaokrąglenia, choćby minimalnie wyczuwalny ale jest!!!

Symulowanie zjawisk dynamicznych, w tym wytrzymałościowych bazuje na metodach matematycznych. W technikach komputerowych najczęściej wykorzystywaną metodą jest tzw. Metoda Elementów Skończonych. Jak każda metoda obliczeniowa i ta ma swoje ograniczenia i założenia. Niejednokrotnie zakładamy/przyjmujemy jakieś tam równanie jednocześnie je upraszczając np. do przypadku prostoliniowego, choć rzeczywisty wykres danej funkcji nie jest prostoliniowy, ale jest tak zbliżony, że upraszczamy. Gdy chcemy zająć się drganiami to mamy cały ocean problemów z tym związanych i pomimo wielu dziesięcioleci nie ma spójnej, jednoznacznej i pewnej metody obliczeniowej. Wiele metod sprawdza się tylko w konkretnej sytuacji i warunkach.

Profesor W. Binieda, a nie mam najmniejszych wątpliwości, opracował model, odnosi się do właściwości materiałów. Trudno w ogóle próbować podważać kompetencje w tym zakresie. Nie mam również najmniejszych wątpliwości, że na podstawie wieloletniego zestawiania opracowanych symulacji i doświadczenia zawodowego zebranego w wielu realnych przypadkach można pokusić się o kategorycznie jednoznaczne stwierdzenia. Właśnie w tej kategoryczności tkwi dla mnie problem. Dla mnie, osoby która z modelowaniem ma styczność, nie jest możliwe by na podstawie analiz i symulacji komputerowych stwierdzić coś innego niż „na podstawie analizy/symulacji komputerowej istnieje bardzo duże lub bardzo małe prawdopodobieństwo, że coś mogło lub nie mogło” się wydarzyć.

W przypadku skomplikowanych, wieloczynnikowych symulacji, ograniczeniach metod może się okazać, że dane uproszczenie w jednym miejscu, pozornie kompletnie nieistotne, może mieć realnie kolosalny wpływ na ostateczny wynik, a zatem i wnioski.  Wyniki symulacji mogą na coś wskazywać, sugerować, ale według mnie nie ma symulacji, która posiada 100% pewność, a nawet gdyby miała 99% pewność to jednak nie 100%.

Jednocześnie postępujący rozwój technologiczny bez CAD/CAM/CAE nie były możliwy. Jednak to tylko wsparcie inżynierów, a nie absolutne źródła rozwiązywania problemów…

4 myśli na temat “Modelowanie komputerowe a Smoleńsk

Dodaj własny

  1. oglądaliśmy ostatnio program o starożytnym Rzymie, o tym, że proste maszyny pozwoliły im na sukces… i raz za razem zadawaliśmy sobie pytanie jak oni to robili bez cada, bez projektowania 3d…

  2. Chyba znakomita większość badań, prac naukowych, doświadczeń — to pewne przybliżenia, które potem weryfikuje na różne sposoby naukowiec wykonujcy rzeczone doświadczenie, później inni naukowycy a na samym końcu, życie.
    Gdy słuchałam relacji profesora Biniendy oraz Nowaczyka, to wielokrotnie podkreślali że są otwarci na dialog z innymi naukowcami, gotowi poddać różnej weryfikacji swe obliczenia.
    Ja jestem wdzięczna obu profesorom zaangażowanym w pracę parlamentarnego zespołu ds. wyjaśnienia, szkoda że żaden naukowiec z polskich uniwersytetów, politechnik — nie podjął się konfrontacji z Anodiną lub Millerem.

  3. Większość badań nie, ale nie mało już tak. Szczególnie w sytuacji kiedy bazujemy na modelach i symulacjach. Jak robimy badania kliniczne, robimy na „żywym człowieku”, zatem ich pewność jest zdecydowanie, dla mnie, pewniejsza niż symulacje.
    Trudno powiedzieć, czy szkoda… problem w tym, że „Polska nauka” nierzadko jest tylko nauką. Ilu spośród polskich naukowców zajmowało się choćby podobnymi symulacjami??? Pewnie i nie jedna osoba, lecz na ile były/są to prace mające znaczenie praktyczne??? To obszar tylko z pozoru „względnie łatwy”.
    Osobiście uważam, że w 99% „katastrof” wytłumaczenia z reguły są banalne, a bardzo często jest to zbieg wielu „banalnych” kwestii, jak choćby to, że po mojemu, na lotnisku w Smoleńsku nie powinien nigdy lądować żaden polski rządowy samolot i już. Według mnie katastrofa być może jest wyjaśniona, ale kilka kwestii warto by było doprecyzować, a wrak nadal nie tam gdzie powinien…

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s

Blog na WordPress.com. Autor motywu: Anders Noren.

Up ↑

%d blogerów lubi to: