ซอฟต์แวร์ Siemens NX ระบบออกแบบและวิศวกรรมครบวงจร

Siemens NX (เดิมชื่อ Unigraphics) เป็นซอฟต์แวร์ระดับสูงที่รวมความสามารถด้านการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ (CAD), การผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ (CAM) และการวิศวกรรมโดยใช้คอมพิวเตอร์ (CAE) ไว้ในแพลตฟอร์มเดียว ปัจจุบันเป็นผลิตภัณฑ์ภายใต้การดูแลของ Siemens Digital Industries Software ตั้งแต่ปี 2007 โดยมีจุดเด่นในการรองรับกระบวนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ตั้งแต่ขั้นตอนการร่างแบบ การวิเคราะห์ทางวิศวกรรม ไปจนถึงการวางแผนการผลิตในโรงงาน

ประวัติและการพัฒนา

รากฐานของ NX เริ่มต้นในปี 1972 เมื่อบริษัท United Computing, Inc. ได้เปิดตัว UNIAPT ซึ่งเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ CAM รุ่นแรกๆ สำหรับผู้ใช้งานทั่วไป ต่อมาในปี 1973 บริษัทได้ซื้อรหัสซอฟต์แวร์ Automated Drafting and Machining (ADAM) จาก MCS ซึ่งกลายเป็นพื้นฐานของผลิตภัณฑ์ที่ชื่อว่า UNI-GRAPHICS และเริ่มจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ภายใต้ชื่อ Unigraphics ในปี 1975

ในช่วงทศวรรษ 1980 และ 1990 ซอฟต์แวร์มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยในปี 1983 ได้มีการเปิดตัว UniSolids V1.0 ซึ่งถือเป็นซอฟต์แวร์ Solid Modeling แบบโต้ตอบตัวแรกๆ ของอุตสาหกรรม ต่อมาในปี 1991 McDonnell Douglas Automation Company (McAuto) ได้ขายส่วนงานบริการเชิงพาณิชย์รวมถึง Unigraphics ให้กับ EDS ซึ่งในขณะนั้นเป็นบริษัทในเครือของ General Motors (GM) ทำให้ Unigraphics กลายเป็นระบบ CAD หลักของ GM

จุดเปลี่ยนสำคัญเกิดขึ้นในปี 2002 เมื่อมีการเปิดตัวเวอร์ชัน "Next Generation" ในชื่อ NX ซึ่งเป็นการรวมความสามารถของ Unigraphics และ SDRC I-DEAS เข้าด้วยกัน เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่ทรงพลังและครอบคลุมยิ่งขึ้น และในปี 2007 ได้มีการนำเสนอ Synchronous Technology ซึ่งช่วยให้การแก้ไขโมเดลทำได้รวดเร็วและยืดหยุ่นมากขึ้นโดยไม่ต้องพึ่งพาประวัติการสร้าง (History-free modeling)

ฟังก์ชันการทำงานหลัก

Siemens NX แบ่งความสามารถออกเป็น 3 ส่วนหลัก ดังนี้:

1. การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ (CAD)

• การสร้างโมเดล 3 มิติ: รองรับทั้งแบบ Parametric (อ้างอิงพารามิเตอร์) และ Direct Modeling รวมถึงการสร้างพื้นผิวอิสระ (Freeform Surface) และ Class A Surfaces สำหรับงานออกแบบผลิตภัณฑ์ที่มีความสวยงามสูง
• วิศวกรรมย้อนรอย (Reverse Engineering): การเปลี่ยนข้อมูลจากการสแกนวัตถุจริงให้เป็นโมเดลดิจิทัล
• การออกแบบเฉพาะทาง: รองรับการออกแบบงานโลหะแผ่น (Sheet Metal), การวางระบบสายไฟและท่อ (Routing) และการสร้าง Digital Mockup สำหรับการประกอบชิ้นส่วนขนาดใหญ่
• การจัดการความรู้: มีระบบ Knowledge-based Engineering เพื่อนำข้อมูลการออกแบบเดิมกลับมาใช้ซ้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2. การวิศวกรรมโดยใช้คอมพิวเตอร์ (CAE)

NX ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (Finite Element Method - FEM) และระเบียบวิธีปริมาตรไฟไนต์ (Finite Volume Method) ในการวิเคราะห์ทางวิศวกรรม ได้แก่:

• การวิเคราะห์ความแข็งแรง: การวิเคราะห์แรงเค้น (Stress Analysis) และการวิเคราะห์ทางพลศาสตร์ (Dynamic Analysis)
• การวิเคราะห์ความร้อนและของไหล: การจำลองการไหลของของไหล (CFD) และการถ่ายเทความร้อน
• การวิเคราะห์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า: การจำลองการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าและแม่เหล็ก

3. การผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ (CAM)

ระบบ CAM ใน NX ช่วยให้วิศวกรสามารถวางแผนการผลิตชิ้นส่วนที่ออกแบบไว้ โดยการสร้างโปรแกรมควบคุมเครื่องจักร CNC (Numerical Control Programming) เพื่อให้เครื่องจักรทำงานได้อย่างแม่นยำตามแบบจำลอง 3 มิติ

สถาปัตยกรรมทางเทคนิคและระบบปฏิบัติการ

ในด้านโครงสร้างภายใน NX ใช้ Parasolid เป็น Geometric Modeling Kernel ซึ่งเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการคำนวณรูปทรงเรขาคณิต และใช้ D-Cubed เป็นเอนจินสำหรับการจัดการข้อจำกัด (Constraints) ในการสเก็ตช์และการประกอบชิ้นส่วน นอกจากนี้ยังใช้รูปแบบไฟล์ JT เพื่อการแสดงผลข้อมูลน้ำหนักเบาและการทำงานร่วมกับซอฟต์แวร์ CAD อื่นๆ (Multi-CAD)

สำหรับการรองรับระบบปฏิบัติการ ในปัจจุบัน NX ทำงานได้บน Microsoft Windows และ Linux โดยมีการยกเลิกการรองรับ macOS ตั้งแต่เวอร์ชัน 1847 เป็นต้นมา