5. Твердотельное моделирование? Нет! - Проектирование

Твердотельное моделирование? Нет! - Проектирование

"Процесс проектирования с использованием CAD/CAM систем" , "переход на безбумажную технологию", "электронное определение изделия" звучит уже почти привычно для нашего уха, НО к сожалению для большинства наших предприятий но все это великолепие пока напоминает замки Фата-Морганы - чем ближе, кажется к ним приближаешься, тем дальше они удаляются. Однако нет ни малейший сомнений в том, что "еще наше поколение будет жить - в эпоху реальной сквозной автоматизации производственных процесов. Именно поэтому, в ожидании неизбежного, множество компаний -, работающих на российском рынке САПР, стремятся приблизить это "светлое будущее и уже сегодня ожесточенно сражаются за каждого клиента, стремясь захватить максимально большой сектор рынка.

Потенциальные и существующие потребители высоких технологий САПР от такой конкуренции только выигрывают, так как могут выбирать не только высокий уровень сервиса и квалифицированный персонал или высоклассные программы, но и направлять их развитие. Каждая система, естественно, пытается привнести что-либо, что могло бы ее выгодно выделить из среды конкурентов. Все больше уходят в прошлое незабвенные "двумерные рисовалки" и поверхностные моделировщики. Твердотельное моделирование, наличие параметризации, ассоциативность, сквозные технологии, адаптация с общей базой данных проекта и всего предприятия в целом - стали стандартными требованиями к системе. Требования по поддержке сборок, состоящих из тысяч компонентов тоже уже давно никого не удивляют. Хорошо, когда разработчики системы могут с гордостью продемонстрировать , что их система полностью удовлетворяет всему вышеозначенному, гораздо хуже, когда при всем желании выдать желаемое за действительное невозможно скрыть явные слабые места програмы или объявить их достоинствами. Вот тогда и приходится, уподобляясь Эзоповой лисице утверждать: "Виноград еще не созрел!". То есть убеждать клиентов в том, что им не нужна ни параметризация, ни твердые тела , ни процесс сквозного моделирования как таковой и т.д. Это одна сторона дела. Есть и другая.

Если посмотреть рекламные проспекты и демонстрации различных CAD продуктов, то по началу можно подумать что речь идет об одном единственном пакете или они все - близнецы-братья. Все способны выполнять сложные проекты, все используют технологию твердотельного моделирования, параметризацию, а уж ассоциативность - это прирожденное качество - и т.д. Такой информации достаточно много. Разница лежит в нюансах, которым нет места в рекламе. Однако именно им, как правило, система обязана своими успехами или поражениями. В выигрыше оказываются те системы, разработчики которых уделяют внимание каждому клику мышки, удобству и простоте интерфейса, оригинальным находкам, которые позволяют наращивать функциональность без "затяжеления" системы. Жизнь и конкуренция заставляет разработчиков уделять гораздо больше внимания самому пользователю, не забывая при этом о функциональности системы.

Компания SolidWorks с самого своего основания, поставила задачу обеспечения удобства работы пользователя на первое место. Это условие является первоочередным, даже по отношению к функциональности. Благодаря такому подходу, система сохраняет яркую индивидуальность каждого решения и прочную базу для развития в будущем. Оригинальность и даже остроумность решений находятся в гармонии со стройной идеей процесса проектирования, основанного на твердотельной параметрической модели.

Так вот, к вопросу о "незрелом винограде" из известной басни. .. Противники параметризации основным недостатком считают большое количество параметров, про управление которыми, якобы, должен помнить пользователь. На основании этого они утверждают о невозможности создания больших сборок и модернизации сложных деталей. Придется их огорчить - про параметры просто не надо помнить! Принцип построения в SolidWorks исходно отличается от традиционного. Сохраняется не жесткая геометрия элемента, а принцип его построения. Размеры и взаимосвязи между элементами (касательность, параллельность, концентричность и др.) приобретают здесь особое значение, они являются исходными данными для точного построения. Таким образом, через реальное построение фактически записывается ход конструкторской мысли. Но это вовсе не значит, что все ходы и модификации модели на будущее надо продумать. Это означает лишь то, что заданная идея построения будет отрабатываться при любых модификациях проекта в целом. Причем, способ построения элемента SolidWorks помнит всегда и по всей структуре проекта. Это особенно важно, когда необходимо установить идеологическую зависимость между элементами различных деталей (стыковой узел). Если же конструктор на момент проектирования не знает исходных данных (размеров) или будущих взаимосвязей, это не влияет на темп работы в будущем. Любая зависимость может быть задана и отредактирована в тот момент, когда в этом возникнет необходимость. Косвенным доказательством вышесказанного можно считать наличие среди наработок SolidWorks сборок содержащих тысячи компонентов и большой спектр сложных деталей, типа картера двигателя. Такие проекты просто невозможно сделать, если заранее продумывать все взаимосвязи или иметь сложный механизм их назначения и поддержки.

Но все же остается вопрос. Как же так, с одной стороны большая роль взаимосвязей и логики построения, а с другой стороны более чем прохладное отношение к их "недопроставлению"? Как же тогда гарантировать будущие, неизвестные заранее модификации проекта? Как уже отмечалось выше, это необходимое условие для системы ориентированной на конструктора а не моделировщика. Конечно никакой конструктор, как шахматист, не будет просчитывать заранее все возможные ходы и модификации. Единственно приемлемым в такой ситуации является простота поиска управляющих факторов и максимальное упрощение поиска и исправления возможных ошибок. Благодаря полной ассоциативности, легкости доступа к конкретному шагу построения, простоте работы с деревом модели вопроса поиска управляющего параметра в модели SolidWorks практически не существует. В дереве проекта или непосредственно на модели через правую кнопку меню вы можете легко выйти на нужный уровень для внесения изменения. Это может быть простое изменение размера, в этом случае показываются размеры только конкретного, интересующего вас в данный момент шага построения. Могут быть изменены принципы построения данного шага или изменен управляющий эскиз, вплоть до изменения его топологии и подмены существующих и назначения недостающих взаимосвязей. В том случае, если ваши изменения будут касаться размеров или элементов которые являются зависимыми, система предложит вам подгрузить исходные (родительские) элементы и вы окажетесь в условиях, в которых эти взаимосвязи накладывались. Аналогично система предупредит вас о зависимости размера от заданных уравнений.

В процессе работы над проектом, а точнее при проведении корректировок размеров или более глобальном изменении в конструкции, реально возникают противоречия с ранее заданными взаимосвязями или назначенными размерами. Такая коллизия диагностируется системой как ошибка в модели. В этой ситуации без инструмента поиска места и типа ошибки реальная работа (исправление) над сложной сборкой или деталью практически не возможна. При появлении ошибок в модели SolidWorks выдает окно предупреждения, и ставит специальные метки в дереве модели. Такими метками обозначается весь путь до ошибки. То есть такая метка ставится против самого имени сборки, против имени узла, детали и так до конкретной взаимосвязи или эскиза. Кроме этого, в контекстном меню, появляется строка "что неверно", через которую можно получить более подробную диагностику произошедшего события и рекомендации для последующих действий. При значительных размерах дерева модели, можно воспользоваться режимом автоматического поиска по адресу (имени шага, размера) ошибки указанной в этой подсказке. Естественно, после устранения причин возникновения ошибки, или отказу от внесения изменений (откатке) метки исчезают.

Наиболее распространенной проблемой при значительной переделке детали, входящей в сборку, является потеря условий сопряжения. Наилучшим из предлагаемых SolidWorks путем для решения подобных проблем является переход в режим отображения дерева модели "просмотреть по зависимым элементам". В этом варианте все условия сопряжения детали будут расположены не в отдельной закладке, а непосредственно под обозначением модели. При редактировании ошибочного сопряжения потерянная ссылка может быть легко подменена или само сопряжение заменено на новое.

Большое значение в процессе определении источника и пути исправления ошибки в SolidWorks имеет цветовая подсветка. Пользователь имеет возможность сам определить цветовые настройки для конкретных ситуаций, рабочего окна, отображению основных и вспомогательных линий. В данной статье условимся говорить о цветах, предлагаемых стандартной настройкой. Основной ошибкой при внесении изменений в проект, или копировании группы элементов из одной модели в другую, является потеря взаимосвязи.

Такая ситуация типична при изменении топологии эскиза, удалении элемента построения на который имеются ссылки. При редактировании такого шага или эскиза, причину легко увидеть именно благодаря цветовой подсветке (цвет хаки). При последовательном или целевом просмотре взаимосвязей, они обозначаются как "подвешенные". В инструменте просмотра взаимосвязей, в закладке "элементы" легко обнаружить и подменить конкретный геометрический элемент (ссылку при простановке размера), который был утерян.

Надо отметить, что такие ошибки легко исправить пользуясь интуитивностью и возможностью автоматического наложения взаимосвязей. При указании курсором ошибочного элемента на нем появляется красная точка, а тип потерянной ссылки легко определить по появившейся зеленой подсветке. Обычно достаточно перетащить красную точку на элемент существующей геометрии, подобный подсветке. Кроме того, механизм подмены взаимосвязей, может быть использован как самостоятельный инструмент корректировки ранее принятых конструкторских решений.

Другим наиболее часто встречающимся вариантом ошибок при внесении изменений в проект, является переопределенность геометрии. Это может произойти при назначении новых взаимосвязей, которые входят в конфликт с уже существующими или при некорректном изменении размерной цепи. Не исключена такая ситуация из-за невнимательной работы и случайного автоматического захвата и автоматического назначения связи. Часто в этом случае ошибка диагностируется, а видимого геометрического перестроения не происходит. В режиме редактирования эскиза, элементы которых коснулось переопределение будут подсвечены красным цветом. А при просмотре уже существующих взаимосвязей, те из которых являются противоречащими имеют метку "переопределен". Исправление этой ошибки путем удаления переопределяющих размеров и взамосвязей - наиболее быстрый путь к результату. Сообщение "теперь возможно найти решение эскиза" говорит о восстановлении корректности логики построения и устранении ошибки.

Возможным результатом проведенных изменений может быть вырождение одного или нескольких геометрических элементов эскиза. Такие элементы подкрашиваются желтым цветом. Внесение корректировок в идеологию или топологию эскиза напрашиваются сами собой. Если такое решение не приемлемо, придется подумать о необходимости проведенных ранее изменений и "откатится" на один или несколько шагов назад.

Одной из особенностей работы в SolidWorks является использование геометрии без простановки размеров (если конструктор почему-либо не хочет определять размерной цепочки). В то же время ссылка на грани такой детали происходит как в рамках работы над ней, так и в процессе проектирования сопряженных деталей в сборке. В любом случае, такая неопределенность геометрии при редактированиии эскиза обозначается синим цветом. Она доступна к простому передвижению ее элементов в рамках уже наложенных связей. Это свойство активно используется для определения типа и количества недостающих размеров при образмеривании или подгонке габаритов при контекстной работе с деталью в сборке. Данный вид неопределенности не является явной ошибкой, но может привести к непредсказуемым результатам при модификации, вплоть до захлестывания контура эскиза (этот вариант уже является явной ошибкой и подлежит исправлению). В любом случае, размерная цепочка (образмеривание) эскизов является важной деталью конструкторской логики и в дальнейшем значительно облегчает внесение изменений в конструкцию в будущем и более корректную перестройку детали при модификациях затрагивающих ее извне. Но системой предоставляется конструктору самому определить, когда ему удобно это сделать.

Хотелось бы отметить еще одну возможность предоставляемую системой SolidWorks. Не секрет, что на данном этапе ни одно из предприятий, по ряду причин, не может ограничится применением одной, пусть и полностью удовлетворяющей их системой. Тем более не возможно обеспечить полную совместимость по системам со всеми сторонними партнерами. Неизбежным шагом в этой ситуации становится передача данных через стандартные форматы обмена данных IGES, STEP, VDA и т.д.. В этих условиях немаловажным становится гарантия совместимости разработок. Для этого необходимо либо сразу, не зная будущих особенностей конструкции договориться и зафиксировать геометрию, либо обеспечить постоянный обмен данными, обеспечивающими стыковку и габаритное размещение агрегатов в рамках единого проекта. Идеология, на основе которой работает SolidWorks идеально подходит для такого режима обмена.

Все основные форматы передачи данных включая трансляторы на основе широко известных ядер графических систем не только принимаются и передаются системой, но и обеспечена возможность подмены ранее полученных данных. Вся идеология созданная на основе этих данных в SolidWorks отрабатывается уже с учетом новой информации. Даже в случае потери ссылок, корректировка не сопоставима по трудозатратам с переделкой моделей. С другой стороны, возможность создания обстановочной детали (принцип "черного ящика") позволяет значительно сократить объем передаваемых данных. А существующий и получающий все большее распространение механизм OLE for D&M обеспечивает передачу таких данных в режиме реального времени. Наличие бесплатного просмотровщика файлов, позволяет не только видеть все объекты созданные в SolidWorks (детали, чертежи, сборки). Но и включить в круг непосредственных участников проекта службы, у которых имеются компьютеры средней производительности и не оснащенные какой либо CAD/CAM системой. Такая схема работы не требует обучения SolidWorks, но позволяет быть в курсе работы над проектом и вовремя вносить свои замечания.

Подведем итог всему сказанному. Для современной системы проектирования не достаточно быстро делать твердотельные модели. Она должна позволять вносить в нее изменения, которые не могли быть предсказаны заранее и отслеживать их по всем этапам проекта. Любое некорректное изменение может быть проведено при условии доступности к изменению ранее заложенных основ: идеологии (истории построения), топологии, размеров. Чтобы конструктор мог безбоязненно двигаться вперед, быстрее приходить к окончательному решению он должен быть либо гарантирован от необходимости перестраивать модель в будущем, либо твердо быть уверенным в такой возможности. Иначе без достаточно точной формализации исходного задания, или без достаточно полной проработки обстановки смежниками или ведущими конструкторами он просто не приступит к своей работе. Не только наличие той или иной функциональности но и полная свобода в выборе текущей стратегии и действиях может гарантировать свободу творчества. А возможность внесения улучшений в проект до самого последнего момента работы над ним, потенциально несет в себе более высокое качество и напрямую отражается на конкурентоспособности проекта. Средства предоставляемые SolidWorks, позволяют говорить о ней именно как о системе для проектирования, ориентированной на конструктора, непосредственном участнике и помощнике в творческом процессе. А общеизвестная простота и интуитивность работы в ней довершают портрет современной перспективной системы, ориентированной на конструктора - системы проектирования.