Спроектированная революция: Синхронная технология
В самом деле, еще до того, как объект поступит в производство, его нужно не просто придумать, но и тщательно продумать — иначе говоря, спроектировать. И если Платон утверждал, что каждый стул — отражение некоей универсальной «идеи стула», то мы с большой уверенностью можем заявить, что у каждого стула — своя идея, и идея эта зовется — «проект».
Проектирование — ключевой этап появления каждого нового предмета, результатом его должно стать полное, всестороннее описание каждого аспекта, от трехмерной формы и материалов до жизненного цикла изделия. Своего рода «цифровая идея», которая затем воплощается в реальность.
Как и Платон, и философия, и вообще масса различных концепций, проектирование пришло к нам из Древней Греции, где оно, правда, касалось лишь архитектуры и создания строительных и военных машин. По-настоящему большое значение проектирование приобрело лишь с началом современной промышленности и массового производства.
Первая революция
То, как выглядело проектирование в ту докомпьютерную эру, легко представить. Сотни чертежей, десятки инженеров — и целые горы бумаги. С появлением компьютерных систем ситуация поначалу не изменилась: тем громоздким машинам можно было доверить разве что некоторые расчеты и операции. Первая революция в этой области состоялась лишь в 1968 г., когда Иван Сазерленд, разработчик из легендарного MIT, представил программу SKETCHPAD. Она в корне изменила способ взаимодействия проектировщика с компьютером, позволяя упростить и автоматизировать целый ряд задач.
К примеру, Сазерленд переосмыслил сам процесс черчения. Его программа впервые позволила оперировать отдельными объектами — к примеру, изменяя свойства одной детали, встречающейся на множестве чертежей, не было нужды перерисовывать ее на каждом, это происходило автоматически. Это был также один из первых случаев использования «цифровой ручки» для черчения, похожей на те, которыми пользуются сегодня дизайнеры на компьютерных планшетах.
Трехмерность и параметрическое моделирование
Следующую революцию в проектировании легко предсказать: переход к трехмерности, и она состоялась уже в 1970-х. Но еще более важной оказалась третья — переход от прямого моделирования к параметрическому. О «прямом» моделировании мы говорили выше: конструктор может непосредственно менять геометрию модели, не задумываясь о последствиях. Можно, скажем, поменять диаметр какого-то отверстия, кривизну отдельной линии, это никак не повлияет на остальные элементы, которые по логике вещей должны быть с ним связаны. Фактически конструктор изменяет только то, что он видит, что хочет изменить и что выделил на экране манипулятором.
В 1980-х состоялся весьма знаменательный отказ от этой модели и переход к параметрическому моделированию. Работающие на этом принципе системы автоматизированного проектирования (САПР) фиксируют все действия конструктора и дизайнера с самого начала, формируя своего рода «рецепт» создания модели. И если впоследствии будут изменяться какие-то детали или параметры, внесенные на самых ранних этапах разработки, САПР сможет автоматически применить необходимые изменения не только к этой детали, но и ко всем связанным с нею.
Сегодня параметрическое моделирование стало отраслевым стандартом, проектирование современных сложных объектов без него просто немыслимо. Впрочем, и тут не обходится, конечно, без проблем. Представьте, что на построение вашей модели требуется много сотен сложных операций, а на одном из последних этапов вам понадобилось изменить какую-нибудь не слишком значительную деталь, глубину какого-нибудь паза. Вам придется «рыскать» по всему древу построения модели, искать нужный этап, на котором этот паз появляется, вносить изменения — притом что над проектом трудятся обычно несколько конструкторов, древо непрерывно меняется, и на такую рутинную операцию уходят массы времени и сил.
Еще запутанней процесс оказывается тогда, когда приходится использовать в работе отдельные элементы, спроектированные в другой CAD-системе, правила построения которой или взаимосвязи между ее элементами утеряны при импорте из другой CAD-системы или намеренно скрыты дизайнером из коммерческих соображений.
Синхронно!
Разрубить гордиев узел проблем параметрического моделирования обещает новая синхронная технология, созданная в лаборатории компании Siemens PLM Software). Синхронный подход объединяет возможности и преимущества параметрического и прямого моделирования. Ведь и прямое имеет свои неоспоримые достоинства: оно не фиксирует каждый этап проектирования и позволяет гибче и быстрее вносить все изменения.
Ключевым моментом новой технологии является отказ от рассматривания элементов модели в виде иерархического древа «родитель-потомок». Система рассматривает их не в виде временного древа, соответствующего операциям, произведенным конструктором, а в рамках возникших между элементами отношений. В итоге самые первые операции можно изменять так же легко и быстро, как и последние. Будь то запланированное заранее изменение или срочная и неожиданная переделка, процесс займет секунды вместо требовавшихся ранее часов. Все изменения при синхронном моделировании объекта происходят в реальном масштабе времени, результат виден сразу.
Система способна самостоятельно измерить геометрию даже неизвестной детали и правила, по которым она строится. Математика от Siemens PLM Software автоматически вычисляет общие ограничения и исполняет типичные команды, которые нужно сделать, чтобы отредактировать объект.
Сама синхронная технология реализована в виде дополнительного программного слоя, внедренного в ядро таких популярных платформ моделирования, как D-Cubed и Parasolid. Показано, что она повышает производительность труда конструкторов в разы — причем, чем сложнее задача, тем заметнее этот эффект, и в некоторых случаях эффективность возрастает уже в сотни раз!
По остроумному замечанию Джека Бикмэна (Jack Beeckman) разработчика компании Liebert, известного поставщика электрооборудования, «технология открывает новую эру в моделировании и позволяет инженеру обрести долгожданную возможность, собственно, быть инженером, то есть — думать в терминах того, "что" мы хотим от модели, а не "как" мы этого можем достичь».